Inside KRITIS: Wichtige Veränderungen für Betreiber kritischer Infrastrukturen in 2023 (2/2)

Der 01. Oktober 2021 stellte in der Energiewirtschaft Deutschlands einen besonderen Stichtag dar. Dieses Datum symbolisiert einen weiteren Schritt hin zu einer erfolgreichen Energiewende und letztendlich der kontinuierlichen Gewährleistung unserer Versorgungssicherheit. Die Rede ist von der Einführung von Redispatch 2.0.

Die Anforderungen dazu erschienen zunächst simpel. Im Redispatch 1.0-Regime sind die vier Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) in Deutschland verpflichtet, konventionelle Kraftwerke ab einer elektrischen Leistung von 10 MW in ihrer Einspeiseleistung bzw. Kraftwerkseinsatzplanung (dem Dispatch) zu verändern (dem Redispatch), um damit Netzengpässen vorzubeugen oder sie zu entschärfen. Bei Redispatch 2.0 erweitert sich dieses Vorgehen auf konventionelle Kraftwerke sowie Erneuerbare-Energien-Anlagen und Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen ab einer elektrischen Leistung von 100 kW samt steuerbarer Anlagen <100 kW. Der große Unterschied ist, dass diese „Anlagenerweiterung“ nun in den Verantwortungsbereich der 865 Verteilnetzbetreiber (VNB) übergeht. Resultierend daraus stehen VNB wie die SWW Wunsiedel GmbH vor der Aufgabe, den neuen Anforderungen mit individuellen und neuen Prozessen gerecht zu werden.

Aus Sicht der SWW ergeben sich dafür zwei unterschiedliche Aufgabenfelder: die Rolle des Anlagenbetreibers sowie die des Verteilnetzbetreibers. Erstere ergibt sich aus der Existenz eigener oder direktvermarkteter Erzeugungsanlagen, welche in die Redispatch 2.0-Maßnahmen fallen. Hier muss die SWW sowohl die neu geschaffene Position des Einsatzverantwortlichen (EIV) als auch teilweise die des Betreibers einer technischen Ressource (BTR) übernehmen sowie die Anlagen registrieren und Kommunikationswege einrichten. Damit können Stamm-, Bewegungsdaten und weitere Informationen standardisiert an die Connect+ Schnittstelle weitergegeben, aber auch empfangen werden (z.B. Aufforderung zu einem Abruf). Im Gegensatz dazu sind die Anforderungen an Netzbetreiber umfangreicher und gliedern sich im Wesentlichen in folgende Punkte auf:

• Erstellung präventiver Netzzustandsanalysen

• Erstellung von Erzeugungsprognosen und Behebung von Netzengpässen

• Abstimmung mit vorgelagerten VNB/ÜNB (NKK)

• Abstimmung mit Anlagenbetreibern (PVZ)

• Bilanzieller und finanzieller Ausgleich von Redispatch-Maßnahmen

• Berechnung der Ausfallarbeit

• Eröffnung eines neuen Bilanzkreises nur für Redispatch 2.0-Maßnahmen

• Übernahme der Rolle als Data Provider (wird in der Regel an Connect+ abgegeben)

Die Durchführung dieser Punkte wird unter anderem durch Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnern gelöst und basiert auf einem neu erstellten Konzept. Grundsätzlich lassen sich die resultierenden Use Cases für die SWW wieder in zwei Teilprozesse aufteilen, beginnend mit der rollierenden Versendung von Daten an die Connect+ Schnittstelle.

Initiiert wird der Prozess durch die Erhebung der anlagenspezifischen Bewegungsdaten von allen betroffenen Erzeugern. Die meisten davon befinden sich im Prognosemodell, weswegen keine Planungsdaten gesendet werden. Auf Basis von 15 Minuten Zeitreihen wird daraufhin die im Prognosemodell erforderliche Erzeugungsprognose und zusätzlich eine Wirksamkeitsanalyse erstellt. Die Erzeugungsprognose versucht viertelstundenscharf das Einspeiseverhalten der Anlagen vorherzusagen, bis zu 72 Stunden im Voraus. Um das möglichst exakt zu tun, wurde die verwendete künstliche Intelligenz bereits vor dem tatsächlichen Einsatz am 01.10.2021 mit stündlichen historischen Erzeugungsdaten von den Anlagen „angeimpft“ und erlernte dadurch, wie die Anlagen in der Vergangenheit eingespeist haben. Mithilfe der erlernten Einspeisemuster, Wetterdaten sowie Stamm- und Bewegungsdaten kann schließlich eine viertelstundenscharfe Erzeugungsprognose erstellt werden. Da vom Gesetzgeber nur eine Prognose von 36 Stunden im Voraus gefordert wird und die KI das um den Faktor zwei übertrifft, können die „restlichen“ 36 Stunden als Backup-Prognose fungieren.

Die Wirksamkeitsanalyse ist als weiteres Element zu nennen. In diesem Zusammenhang errechnet die Software, welche Auswirkung das Abschalten einer Anlage auf einen Netzengpass im Netz der SWW hat. Mit anderen Worten erstellt das System eine Art Merit-Order und prüft die Sensitivität von der anlagenspezifischen Einspeisung auf den Engpass. Im Falle der SWW gibt es netzintern noch keine Engpässe, weshalb die einzig mögliche Überlastung des Netzes an den Grenzkuppeln zur 110 kV- und 20 kV-Leitung des Bayernwerks auftreten kann sowie allgemein im nachgelagerten Netz. Laut Berechnungen besteht Engpasspotenzial im Netz der SWW nur am Umspannwerk zu einer 110 kV-Leitung. Hierzu haben alle vom Redispatch 2.0 betroffenen Anlagen eine gleich hohe Wirkung von „1“ auf einen dortigen Netzengpass. Das bedeutet, dass sich physikalisch gesehen alle Anlagen gleich gut eignen, um diesen Engpass zu lösen. Aus genannten Gründen ist die Wirkanalyse zum jetzigen Kenntnisstand vorerst nachrangig.

Auf Grundlage der Bewegungsdaten der Redispatch 2.0-Anlagen wird außerdem die Netzzustandsanalyse erstellt, 15 Minuten Zeitreihen gebildet und Flexibilitäten errechnet. Die Netzzustandsanalyse kann im Rahmen des Redispatch 2.0-Prozesses als Schlüsselereignis betrachtet werden, denn hier werden unter Einbezug der vorher durchgeführten Erzeugungsprognosen und Lastprognose auftretende Netzengpässe bis zu 36 Stunden vor eigentlichem Eintritt erkannt. Zusätzlich werden die von den Anlagen gesendeten Einspeiseleistungen in 15 Minuten Zeitreihen zusammengefasst und ermöglichen damit die eben beschriebenen Erzeugungsprognosen. Die Zeitreihen werden nach Weiterleitung gespeichert und erlauben es, die Echtzeit-Erzeugungsleistung einzusehen. Angenommen, es wird ein Netzengpass erkannt, stellt eine Flexibilitätsanalyse fest, welche Anlagen für eine Redispatch-Maßnahme verfügbar sind und welche Nichtverfügbarkeiten oder marktbedingte Fahrplananpassungen angemeldet wurden oder bereits von Redispatch-Maßnahmen anderer Netzbetreiber betroffen sind. Außerdem wird ermittelt, welche Anlagen die angeforderte Wirkleistungsreduzierung technisch überhaupt umsetzen können.

Alle bisherigen Berechnungen und Simulationen sind ohne Anbindung an die Connect+ Schnittstelle getätigt worden, die das Ziel der erhobenen Daten sind. Dementsprechend werden die Daten erst intern hinterlegt, in ein nicht proprietäres Format übertragen und im letzten Schritt an die Connect+ Schnittstelle gesendet. Der gesamte Prozess ist im nächsten Diagramm dargestellt. Anzumerken ist, dass die Erzeugungsprognose auf den vorher gebildeten 15 min Zeitreihen aufbaut und mit ihren Ergebnissen wiederum die Netzzustandsanalyse speist, wodurch sich beide Prozesse beeinflussen.