Hochaufgelöste Betrachtung erneuerbarer Energien zur Bestimmung einer optimalen zukünftigen Stromerzeugungsstruktur

Durch den Beschluss zur Energiewende wird eine Umstrukturierung der Energieversorgung eingeleitet. Zur Bestimmung der dadurch notwendig werdenden Veränderungen bedarf es umfangreiche Studien. Die große Anzahl an Annahmen, die in solchen Studien immer getroffen werden müssen, und die damit verbundenen Unsicherheiten führen zu der Notwendigkeit umfangreicher Sensitivitätsanalysen. Hierzu wird eine Simulationsumgebung benötigt, die den kompletten Durchlauf einer Untersuchung (Zeitreihengenerierung, Kraftwerkseinsatz- und Ausbauplanung, Netzsimulation und Redispatch-Berechnung) in kurzer Zeit ermöglicht, so dass eine Vielzahl an Szenarien und Eingangsparametern untersucht werden können. Dazu müssen bestehende Modellierungsansätze der einzelnen Teile der Simulationsumgebung verbessert und weiterentwickelt werden, um deren benötigte Rechenzeit zu reduzieren. Zentraler Bestandteil der methodischen Weiterentwicklung ist die Kombination und Anwendung verschiedener Verfahren zur Vereinfachung der Modellkomplexität in der Kraftwerkseinsatz- und Ausbauplanung. Dazu zählen unter anderem die Verwendung von Kraftwerksgruppen in einer Unit -Commitment- Problemformulierung sowie ein Verfahren zur Zeitreihenkompression mittels Polygonlinienvereinfachung. Weiterhin wurde eine neuartige Implementierung der Human-Behaviour-Constraints innerhalb der Redispatch-Modellierung entwickelt, die das Modell robuster gegenüber wechselnden Eingangsdaten macht. Sowohl durch die Modellvereinfachungen als auch durch eine Komprimierung aller verwendeten Zeitreihen im Zeitbereich lassen sich erhebliche Rechenzeiteinsparungen erzielen. Auf Grundlage der Untersuchungsergebnisse werden Modellunsicherheiten bewertet und Empfehlungen für eine geeignete Auslegung und Parametrierung der Teilmodelle in der Simulat ionsumgebung abgeleitet.