Forschungsprojekt WindRamp II

Beobachtergestützte Kürzestfrist-Leistungsprognose großer Offshore Windpark-Cluster für die Systemintegration und Netzstabilisierung

Credit:

BMWE

Der steigende Anteil an fluktuierender Wind- und Solar-Einspeisung ist eine der zentralen Herausforderungen bei der Transformation unserer Energiesysteme. Um die Netzstabilität zu gewährleisten, müssen Einspeisung und Verbrauch zu jeder Zeit ausgeglichen sein. Unterstützt wird dies unter anderem mittels Leistungsprognosen, die bereits seit mehreren Jahren erfolgreich operationell eingesetzt werden. Insbesondere der Offshore-Bereich mit seiner hohen räumlichen Konzentration an installierter Windenergieleistung erfordert eine präzise Einschätzung von zukünftigen Rampenereignissen, also starken Änderungen der Einspeisung innerhalb kurzer Zeit. Vor diesem Hintergrund zielt das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Forschungsprojekt WindRamp II auf die wissenschaftliche Erweiterung der beobachtergestützten Kürzestfristprognose für Windpark-Cluster und deren Integration in das Energiesystem ab.

Forschungsprojekt WindRamp II

 

Laufzeit

Mai 2024 bis April 2027

Förderung durch

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Projektbeteiligte

  • Institut für Vernetzte Energiesysteme
  • Universität Oldenburg (ForWind)
  • Energy & meteo systems GmbH
  • RWE Offshore GmbH

assoziiert:

  • Abacus GmbH
  • Metek GmbH

Insbesondere Netzbetreiber und Stromhändler benötigen bei Rampenereignissen eine wahrscheinlichkeitsbasierte (probabilistische) Prognose dessen, was wann auf sie zukommt – also ein hohes Maß an „Situational Awareness“. Gleichzeitig wird ausreichend viel Vorlaufzeit benötigt, um zum Beispiel mittels Handelsgeschäften am Intraday-Markt oder Redispatch-Maßnahmen reagieren zu können. Vor diesem Hintergrund bietet die im Vorgängerprojekt WindRamp I erforschte XXL-Lidartechnologie, die mit rund 25 Kilometern über eine besonders lange Reichweite verfügt, vielversprechende Perspektiven, so dass in WindRamp II ein Prototyp des XXL-Lidars Im Offshore-Windpark „Amrumbank West“ (ca. 35 Kilometer nordwestlich von Helgoland) installiert werden soll. Hinsichtlich des erforderlichen weiteren Offshore-Ausbaus und der immer größeren Windenergie-Anlagen drängt die methodische Erweiterung der Kürzestfrist-Prognose auf zukünftige Windparks mit sehr großen Rotoren und heterogenen Windpark-Clustern (zum Beispiel mit Anlagen unterschiedlicher Nabenhöhe und Rotordurchmesser sowie komplexen Nachlaufsituationen).

Das Institut für Vernetzte Energiesysteme untersucht im Projekt WindRamp II, wie mittels stochastischer Dispatch-Optimierung die Systemintegration von Offshore-Windenergie verbessert werden kann. Bei der stochastischen Dispatch-Optimierung, die auf numerischen Wetterprognosen für den Folgetag sowie auf Lidar-Kürzestfrist-Prognosen für den Intraday basiert, wird die Unsicherheit der Wetterprognose explizit bei der Netzbetriebsführung berücksichtigt. Auf diese Art können netzkritische Zustände wie die Abregelung von Windenergie und der Einsatz teurer Regelenergie verringert werden. Das Stromsystem wird für Deutschland mit etwa 30 Knotenpunkten simuliert. Neben Windenergie wird auch Photovoltaik und Leistung aus konventionellen Kraftwerken simuliert. Die Möglichkeit, gespeicherten erneuerbaren Strom zu Zeiten von hoher Vorhersageunsicherheit in das Netz zu speisen, wird im Rahmer der Flexibilisierung des Stromnetzes untersucht.

Mehr Informationen

Forschungsprojekt WindRamp

Beobachtergestützte Vorhersage von Netzengpässen und möglicher Einspeisung von Offshore-Windenergie für die operative Netzbetriebsführung und Handelsprozesse

Abteilungen, Forschungsgruppen und Handlungsfelder mit Bezug zum Projekt WindRamp II:

Abteilung

Energiesystemanalyse

Die Abteilung Energiesystemanalyse generiert systemanalytisches Wissen, welches wir sektorenübergreifend bis hin zur globalen Ebene und basierend zum Teil auf eigenentwickelten Methoden und Modellierungstools bereitstellen.

Forschungsgruppe

Energiemeteorologie

Die Forschungsgruppe Energiemeteorologie analysiert, wie sich verschiedene Beobachtungssysteme und numerische Modelle methodisch optimieren lassen. Dazu betreiben wir eigene Messnetze zur boden- und satellitengestützten Erhebung energiemeteorologischer Daten, um optimale Informationen für die Energieversorgung bereitzustellen.

Handlungsfeld

Ausgleich von Energieangebot und Energienachfrage

Die Gleichzeitigkeit von Stromerzeugung und -verbrauch ist die Basis für ein stabiles Energiesystem. Weil die dominierenden erneuerbaren Energien im Stromsystem jedoch stark wetterabhängig – und damit nicht zeitunabhängig verfügbar – sind, müssen wir gänzlich neue Konzepte der Systemregelung entwickeln, um Bedarf und Verfügbarkeit in Einklang zu bringen.

Kontakt

Energiemeteorologie

Forschungsgruppe
Institut für Vernetzte Energiesysteme