Q-REAL

Projekthintergrund

Die durch die Energiewende bedingte, zunehmend dezentrale Energieerzeugung stellt die Netzbetreiber vor große Herausforderungen. Durch den abnehmenden Bestand an konventionellen Kraftwerken, welche überwiegend im Höchstspannungsnetz angeschlossen sind, stehen den Übertragungsnetzbetreibern weniger Anlagen für die Spannungshaltung im Netz zur Verfügung. Gleichzeitig steigt der Anteil an erneuerbaren Energieanlagen im Verteilungsnetz, welche einen Beitrag zur Spannungshaltung im Netz leisten können. Somit zeigt sich, dass zukünftig eine enge, netzbetriebliche Zusammenarbeit zwischen Verteilnetz- und Übertragungsnetzbetreibern sowie die Entwicklung von intelligenten Anlagensteuerungskonzepten für die Bereitstellung von Blindleistung erforderlich sind, um die Spannungsstabilität auf allen Netzebenen auch weiterhin im volkswirtschaftlichen Interesse zu gewährleisten.

Mit diesem Hintergrund wurden bereits im Projekt Q-INTEGRAL verschiedene Ansätze zum netzbetreiber- und spannungsebenenübergreifenden Blindleistungsmanagement untersucht. Das Projekt Q-REAL setzt an diese Ansätze an und erweitert sie, um netzplanerische und netzbetriebliche Aspekte des Blindleistungsmanagements. Weiterhin sollen die im Rahmen des Projektes entwickelten Konzepte im realen Netzbetrieb anhand von Feldversuchen in Zusammenarbeit mit den beteiligten Netz- und Anlagenbetreibern erprobt werden (vgl. Abbildung 1).

Aufgaben der OTH Regensburg

Das im Projekt Q-INTEGRAL modellierte spannungsebenen- und netzbetreiberübergreifende HöS/HS-Netzmodell wird für die simulatorische Betrachtung der entwickelten Blindleistungsmanagementkonzepte auf einen aktuelleren Stand gebracht. Zusätzlich werden ausgewählte Mittelspannungsnetze modelliert anhand derer ein Modell zur Blindleistungsprognose im Verteilungsnetz entwickelt werden soll.

Für den vertikalen Austausch von Blindleistung zwischen den Netzbetreibern wird in enger Abstimmung mit den projektbeteiligten Netzbetreibern eine Signal- und Verantwortungsstruktur konzeptioniert, die es den Netzbetreibern zukünftig ermöglichen soll die Spannungvorgaben in ihrem Netz durch zusätzlichen Abruf von Blindleistungsquellen in den vor- und nachgelagerten Netzebenen einzuhalten.

Im Projekt Q-INTEGRAL wurde ein Netzplanungsprozess zur technoökonomisch optimierten Lösung der Bereitstellung von Blindleistung im Übertragungsnetz entwickelt. Dieser wird im Projekt Q-REAL um verschiedene Optionen zur Deckung von Blindleistung erweitert und es wird ein verstärkter Fokus auf den vertikalen Blindleistungsaustausch gelegt. Neben dem Zubau von Kompensationsanlagen, welcher bereits im Prozess implementiert ist, werden die optimierte Ansteuerung von Transformatorstufenschaltern und Kompensationsanlagen sowie der Einsatz von spannungsbedingtem Redispatch als mögliche Maßnahme zur Spannungshaltung in dem Prozess implementiert. Es wird ein Konzept zur Vorsteuerung von langsam regelnden Anlagen entwickelt, um den quasistationären Bedarf an Blindleistung zu reduzieren und somit die hohen Investitions- und Einsatzkosten von schnellregelbaren Anlagen zu vermeiden. Der erweiterte Netzplanungsprozess wird anhand von definierten Testszenarien evaluiert.

Besonderer Fokus wird auf die praktische Erprobung der im Rahmen des Projekts entwickelten Blindleistungsmanagementkonzepte gelegt. Hierfür sind drei Feldversuche geplant, von denen zwei durch die OTH Regensburg betreut werden. Zum einen soll anhand eines ausgewählten Industriebes das Potential von Industriebetrieben zur Bereitstellung von Blindleistung untersucht werden. Hierzu wird das Blindleistungsmanagementsystem, das im Rahmen von Q-INTEGRAL entwickelt wurde, um einen Blindleistungsabrufregelalgorithmus erweitert.  Das System soll durch Einsatz im realen Netzbetrieb mittels Vermessung von Umspannwerken validiert werden. Zum anderen wird das entwickelte Modell zur Vorsteuerung von Kompensationsanlagen anhand einer im Verteilungsnetz verbauten Kompensationsanlagen im realen Netzbetrieb getestet und das Konzept auf seine reale Umsetzbarkeit überprüft, indem die Anlage mit Hilfe von Prognosedaten angesteuert wird.

Eckdaten des Projekts:

• Laufzeit: 01/2023 – 12/2025
• Projektvolumen: ca. 2,23 Mio. €
• Volumen OTH Regensburg ca. 731.000 €
• Partner: Technische Universität Braunschweig: Institut für Hochspannungstechnik und Elektrische Energieanlagen (elenia), Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, KBR Kompensationsanlagenbau GmbH