Regelungstechnische Aspekte der regelzonenübergreifenden Erbringung von Regelleistung im kontinentaleuropäischen Verbundnetz

Abstract

Durch die Liberalisierung der Strommärkte in Europa wurden diese auch für den internationalen Handel geöffnet. Nachdem zunächst die Öffnung der Strommärkte priorisiert wurde, wird in den nächsten Schritten auch eine regelzonenübergreifende Leistungs-Frequenz-Regelung angestrebt. Innerhalb dieser Arbeit werden hierzu Aspekte, die mit der Erbringung der Regelleistung zusammenhängen und bislang nicht abschließend geklärt sind, betrachtet. In Deutschland konnte eine solche Kooperation im Netzregelverbund aufgrund der einheitlichen Regularien und der homogenen Struktur der Regelleistungserbringer für zwei Produkte bereits umgesetzt werden. Im gesamteuropäischen Kontext waren die Regularien aufgrund der unterschiedlichen Erzeugungstechnologien unterschiedlich, wodurch ein fairer Wettbewerb nicht gewährleistet werden konnte. Die Harmonisierung der Regularien wurde bzw. wird bereits umgesetzt. Bei der Analyse dieser ergeben sich jedoch einige Unklarheiten im Bezug auf die Erbringungsanforderungen bei Teilabrufen. Hierzu werden in dieser Arbeit zwei mögliche Interpretationen der Erbringungsanforderungen analysiert und hieraus Schlussfolgerungen gezogen. Zusätzlich zu den harmonisierten Regularien ist auch ein einheitliches Monitoring im Betrieb notwendig, um diese Regularien anzuwenden. Ursprünglich wurde die Regelleistung durch wenige konventionelle Kraftwerke erbracht, wodurch eine manuelle Prüfung der Regelleistungserbringung durch den jeweiligen Übertragungsnetzbetreiber möglich war. Da die Anzahl der Teilnehmer durch die neuen Technologien bereits deutlich gestiegen ist und zukünftig weiter steigen wird, sollte das Monitoringkonzept nicht nur einheitlich sondern auch automatisiert die Erbringungsqualität prüfen. In dieser Arbeit wird ein solches Monitoringverfahren vorgestellt. In diesem wird aus dem Sollwert des jeweiligen Regelleistungsprodukts ein Toleranzkanal, welcher den Bereich einer konformen Erbringung definiert, bestimmt. Hierzu werden die Erkenntnisse aus der Analyse der zwei Interpretationen verwendet. Anschließend erfolgt eine Auswertung der Ergebnisse über einen längeren Zeitraum anhand von Kennzahlen und der Darstellung in einem Schaubild. Da die Regelleistungsanbieter dem Übertragungsnetzbetreiber nur ihre Gesamtleistung übermitteln müssen, für das Monitoring jedoch die Leistung für das jeweilige Produkt notwendig ist, wird eine Methodik zur Aufteilung der Gesamtleistung auf die Produkte vorgestellt. Der dritte Hauptaspekt dieser Arbeit ist das Regelkonzept für die Erbringung von automatic Frequency Restoration Reserves (aFRR). Da hierzu in jeder Regelzone ein PI-Regler zur Bestimmung des Sollwerts verwendet wird, muss das Regelkonzept für diese Kooperation auf seine Stabilität geprüft werden, um den Netzbetrieb nicht zu gefährden. Hierfür kommen derzeit zwei Regelkonzepte in Frage. Die detaillierte Struktur von einem dieser Konzepte wird dabei in dieser Arbeit definiert. Für beide Konzepte wird analysiert unter welchen Randbedingungen diese stabil betrieben werden können. Zusätzlich wird mit ausgewählten Szenarien die Performance der beiden Konzepte verglichen.