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Events und News

24. und 25. April 2024: RESIST-Teilnehmer zeigen Resilienz-Untersuchung beim 1st Annual Meeting of the Energy Innovation Center (EIZ)

Projektbeteiligte vom IEG haben eine Fallstudie zur Untersuchung der Resilienz von integrierten Energieinfrastrukturen durchgeführt und präsentierten ein Poster auf dem 1. Jahreskongress des Energy Innovation Center (EIZ) 2024. Sie führten eine Risikoanalyse für ein sektorgekoppeltes Netzwerk durch, das die Strom- und Wärmesektoren kombinierte. Potenzielle Leitungsausfälle im Stromnetz wurden in einer Kontingenzanalyse betrachtet, um zu untersuchen wie das Heizungsnetz gestört oder getrennt werden könnte.

Das Poster kann auf dieser Webseite unter „Veröffentlichungen und Materialien“ heruntergeladen werden.

RESIST erhält Aufstockung bis Ende 2024

Unsere bisherigen Projektfortschritte und das letzte Verbundtreffen im Herbst vergangenen Jahres inklusive eines erkenntnisreichen Austausches mit Stakeholdern aus der Stromversorgung hat erste positive Nachwirkungen hervorgebracht.

Nach einem überzeugenden Antrag wurde dem Projekt RESIST eine Aufstockung zur Erweiterung der Arbeiten bis Ende 2024 zugesprochen.

Wir haben ab Mai die Möglichkeit neben den ursprünglichen Themen folgende Fragenstellungen zu behandeln, die stark durch die Erkenntnisse aus dem Stakeholder-Austausch beim letzten Verbundtreffen beeinflusst sind:

RESIST untersucht die Resilienz des deutschen Stromnetzes unter Berücksichtigung neuer Technologien, der Energiewende sowie des Klimawandels. Die bisherige Auswahl an betrachteten Störfällen bildet kurzzeitige, plötzliche Ereignisse (Naturkatastrophen, technische Defekte und Cyber-Angriffe) ab, die das Stromnetz unter schockartigen Stress setzen. Nun wird die Resilienzstudie durch die genauere Betrachtung langfristiger Trends erweitert. Auf der Ebene des Übertragungsnetzes führen Klimawandel und Wärmewende zu einem nachhaltigen Wandel in der Nachfrage. Einerseits profitieren beispielsweise PV-Anlagen von längeren, trockeneren Sommern. Andererseits steigt durch die wachsende Verbreitung von Wärmepumpen der Verbrauch. Hinzu kommt, dass durch den allmählichen Ersatz konventioneller Erzeuger durch erneuerbare Energien netzstabilisierende Maßnahmen stark an Bedeutung gewinnen. Der Einfluss solcher Maßnahmen, wie einer großflächigen Verbreitung netzbildender Resilienz-Wechselrichter, auf das Übertragungsnetz muss daher besser verstanden werden. Dabei wird der Fokus auch auf das, dem deutschen übergeordnete, europäische Netz sowie die Handlungsfähigkeit im Netzwiederaufbau gelegt. Durch Beschlüsse der Bundenetzagentur zu nicht frequenzgebundenen Systemdienstleistungen gewinnt die Thematik an Aktualität und Brisanz.

Im Bereich des Verteilnetzes steigt durch das angesprochene Wachstum des Verbrauchs der Monitoringbedarf gemäß EnWG §14a im Verteilnetz. Dies führt zu einer Zunahme der Digitalisierung und erfordert erweiterte Überwachungslösungen für die dezentralen, digitalen Stationen. Außerdem führt die Energiewende dazu, dass in stetig wachsendem Umfang Strom aus den unterliegenden Netzen in das Übertragungsnetz eingespeist wird. Diese Entwicklung belastet ältere Netzelemente, was deren Verlässlichkeit negativ beeinflusst. Dieser Effekt kann verbrauchsseitig verstärkt werden, wie beispielsweise im Falle einer drohenden Gasmangellage, als – bis dato unerwartete – Lastkurven hervorgerufen wurden. Diese Belastungen haben das Potential Verschleißprozesse zu beschleunigen, was zu unerwarteten Ausfällen und Störungen führen kann. Da ein flächendeckender Austausch älterer Komponenten nicht zeitnah möglich ist, muss die resultierende Unsicherheit in Netz- und Betriebsplanung berücksichtigt werden.

Das Vorhaben RESIST (FKZ: 03SF0637) wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung.

02. und 03. November 2023: Hybrider RESIST-Workshop am Fraunhofer EMI in Freiburg

Am 02. und 03. November veranstaltete RESIST einen hybriden Herbstworkshop am Fraunhofer EMI. Nach einem intensiven projektinternen Austausch am ersten Tag, wurden am zweiten Tag externe Stakeholder zu Diskussionsrunden zu RESIST Projektaspekten eingeladen. Diese Aspekte waren

  • Resilienz in der Netzplanung
  • Perspektiven für Verteilnetzinseln

Hier bildeten drei Impulsvorträge aus den Reihen der Stakeholder die Diskussionsgrundlage, teilgenommen haben HIGHVOLT, LEW Lechwerke, TenneT, Überlandwerk Mittelbaden, Stadtwerke Bamberg, BBK, ARGE Netz GmbH und DENA.

Aus den angeregten Diskussionen zogen die Projektpartner einige Schlussfolgerungen, die bei den weiteren Arbeiten in RESIST berücksichtigt werden. Hier eine Auswahl der Fazits:

  • Im Risikobereich „technischer Defekt“ stellt ein Schalter-Fehlverhalten (oder der Ausfall sonstiger Netzkomponenten) aufgrund von Alterung bzw. eines Betriebs abweichend zur ursprünglichen Typisierung der Komponenten ein relevantes Szenario dar.
    • Ein umfassendes Zustandsmonitoring der Netzkomponenten gestaltet sich aufgrund des Datenmangels zu den Netzkomponenten schwierig.
    • Die betrachteten Szenarien sollten im Hinblick auf „schwer abschätzbare Ausfälle“ ausgeweitet werden. Im Resilienzmonitor wäre die Darstellung eines Maßes für die „Transparenz“ der Bauteile des betrachteten Netzes sinnvoll, welches mit der Wahrscheinlichkeit für ein Auftreten dieser „schwer abschätzbaren Ausfälle“ korreliert ist.
  • Die Digitalisierung im Rahmen des verstärkten Netzaufbaus, besonders digitale ONS, sollte bei einem umfassenden Resilienz-Monitoring beachtet werden.
  • Aktuelle regulatorische und wirtschaftliche Anreize für die verschiedenen Akteure führen nicht zwangsläufig dazu, dass – selbst technisch sinnvolle – resilienzsteigernde Maßnahmen tatsächlich umgesetzt werden.
  • Es besteht Unsicherheit bzgl. des Handlungsspielraums der Netzbetreiber im Katastrophenfall. Notmaßnahmen bewegen sich oft in einer rechtlichen Grauzone.
  • Kurzfristige Maßnahmen zur Resilienzsteigerung, die durch die Resilienzauswertung am Monitor vorgeschlagen werden können, sind von besonderem Interesse.

Wir bedanken uns bei allen Teilnehmenden des Workshops. Ihre Expertise und interessanten Beiträge haben den Workshop überaus bereichert.

Ankündigung für den 02. und 03. November 2023: hybrider RESIST-Workshop mit externen Stakeholdern am Fraunhofer EMI in Freiburg

Am 02. und 03. November treffen sich die Projektpartner am Fraunhofer EMI in Freiburg, um Fortschritte und Ergebnisse zu besprechen. Während der erste Tag dem projektinternen Austausch gewidmet ist, wurden für den zweiten Tag verschiedene externe Stakeholder eingeladen, mit denen über die Themen „Resilienz in der Netzplanung“ und „Perspektiven für Inselnetze“ im Kontext der Projektresultate diskutiert werden wird.

08. September 2023: RESIST-Projektergebnis zur cyber-resilienten Digitalen Station in at - Automatisierungstechnik veröffentlicht

Abstract: The digitalization of substations leads to a high degree of automation, which is referred to as Digital Substations with the use of the IEC 61850. An increase in cybersecurity is necessary, and technically enabled by detection and incident response systems – security-by-design is currently often secondary. The next transformation step of substations is introduced and outlined in this paper as a cyber-resilient digital substation. Based on a state-of-the-art description, this paper presents a definition of cyber resilience for digital substations as a basis for the introduced cyber resilience monitor. The monitor acts as a central instance for recording, assessing and responding to security threats and incidents. Furthermore, the requirements for the system structure of the cyber-resilient digital substation are shown and underpinned with current research approaches.

Zusammenfassung: Die Digitalisierung von Umspannwerken führt zu einem hohen Automatisierungsgrad, der mit dem Einsatz des IEC 61850 Standards als Digitale Station bezeichnet wird. Eine Erhöhung der Cybersicherheit ist notwendig und wird technisch durch Detektions- und Incident-Response-Systeme ermöglicht – Security-by-Design ist derzeit oft zweitrangig. Der nächste Transformationsschritt von Umspannwerken wird in diesem Papier als Cyber-Resiliente Digitale Station vorgestellt und skizziert. Basierend auf einer Beschreibung des Stands der Technik wird in diesem Beitrag eine Definition von Cyber-Resilienz für Digitale Stationen als Grundlage für den vorgestellten Cyber-Resilienz Monitor vorgestellt. Der Monitor fungiert als zentrale Instanz zur Erfassung, Bewertung und Reaktion auf Sicherheitsbedrohungen und Vorfälle. Weiterhin werden die Anforderungen an die Systemstruktur der Cyber-Resilienten Digitalen Station aufgezeigt und mit aktuellen Forschungsansätzen untermauert.

Link zur Veröffentlichung: https://doi.org/10.1515/auto-2023-0075

03. August 2023: RESIST-Projektergebnis zur Resilienzbewertung von Stromnetzen in der Energiewende wird auf der ESREL Konferenz 2023 vorgestellt

Abstract: Current developments and challenges in the power supply infrastructure in Europe – especially the transition to renewable energies, advancing digitization and the effects of climate change – demand a comprehensive resilience assessment for the whole system. While new vulnerabilities arise due to system evolution, which need to be detected, observed and appropriately treated, the transition also unlocks new methods and abilities to increase the resilience of the power supply system. A resilience assessment can be done by measuring and combining the most relevant system parameters, i.e., performance indicators, to form a resilience metric, where deviations from the optimum directly account for an increased vulnerability (or even damages) of the system under study, i.e. a loss of resilience. Resilience metrics for power grids are extensively discussed in literature. Most of them either focus on a general, qualitative discussion, or concentrate on a single system aspect. The holistic resilience metric for the power supply system developed here, attempts to cover all resilience dimensions on every scale in a quantitative, encompassing way. This metric can account for levels reaching from a local to a supra-regional scale. It is specified to our needs for monitoring an increasingly digitized system and considers aspects arising from a rise in renewable energy. Key Performance Indicators are identified, which distinguish different facets of power supply resilience. Inspecting the KPI evolution in real-time allows an evaluation of the system’s performance before, during and after a crisis.

05. Juli 2023: RESIST-Projektergebnis zum Strategischen Planungstool veröffentlicht

Abstract: State-of-the-art strategic grid planning processes are concerned with fulfilling the requirements of normal grid operation as well as performance under disturbances such as (n-1)-failures and selected exceptional contingencies. In order to ensure grid security, it becomes important to also consider events of low probability but the high impact in the grid planning stage. In this paper, the ability of power systems to deal with high-impact events and to perform under circumstances beyond what is considered in normal planning principles, specifically, the performance under multiple faults happening in close temporal proximity, is investigated. Since it is not reasonable to design a grid for (n-x)-security in general, the focus is not to avoid interruptions during extreme events altogether, but to exploit existing flexibilities in handling the consequences and to consider them in strategic grid planning in order to reduce their impact. This work, therefore, outlines a framework for resilience consideration by introducing an optimized overload protection scheme that can reduce cascading outages and load loss caused by initial double faults. In the second step, this scheme is included in a strategic grid planning optimization. Study case results based on a realistic high voltage grid show that a significant reduction in double-fault cases with 20 % or higher load loss can be observed using the introduced scheme in the grid planning optimization.

Link zur Veröffentlichung: https://ieeexplore.ieee.org/document/10172935

04. Juli 2023: Neue Veröffentlichung in der Umgebung von RESIST erschienen

Die Veröffentlichung evaluiert detailliert eine Methode zur Erzeugung komplexitätsreduzierter äquivalenter Verteilnetzmodelle. Dazu wird die Methode auf mehrere Verteilnetzmodelle mit unterschiedlicher Anzahl netzbildender Wechselrichter und unterschiedlicher Netztopologie angewendet. Die resultierenden äquivalenten Verteilnetzmodelle werden anschließend mit den entsprechenden detaillierten Modellen simulativ verglichen.

Link zur Veröffentlichung: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ente.202300336 

Erstes RESIST-Projektergebnis zum strategischen Planungstool wird auf dem ETG-Kongress 2023 vorgestellt

Am Donnerstag, 24. Mai ab 13 Uhr stellt Gourab Banerjee vom Fraunhofer Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE) mit dem Beitrag „Resilience-Driven Strategic Grid Planning with an Overload Protection Scheme Reducing Cascading Outages“ erste Bestandteile des im Projekt entwickelten strategischen Planungstools vor.

 Veranstaltungswebseite: https://www.etg-kongress.com/de

Abstract des zugehörigen Papers: 

State-of-the-art strategic grid planning processes are concerned with fulfilling the requirements of normal grid operation as well as performance under disturbances such as (n-1)-failures and selected exceptional contingencies. In order to ensure grid security, it becomes important to also consider events of low probability but the high impact in the grid planning stage. In this paper, the ability of power systems to deal with high-impact events and to perform under circumstances beyond what is considered in normal planning principles, specifically, the performance under multiple faults happening in close temporal proximity, is investigated. Since it is not reasonable to design a grid for (n-x)-security in general, the focus is not to avoid interruptions during extreme events altogether, but to exploit existing flexibilities in handling the consequences and to consider them in strategic grid planning in order to reduce their impact. This work, therefore, outlines a framework for resilience consideration by introducing an optimized overload protection scheme that can reduce cascading outages and load loss caused by initial double faults. In the second step, this scheme is included in a strategic grid planning optimization. Study case results based on a realistic high voltage grid show that a significant reduction in double-fault cases with 20 % or higher load loss can be observed using the introduced scheme in the grid planning optimization.

RESIST erreicht Meilenstein, Juli 2022

Im Juli 2022 hat das Projekt Resist den ersten Meilenstein erreicht. Hierzu gehörte zum einen die Entwicklung der Resilienzmetrik und die Identifikation der notwendigen resilienzbestimmenden Indikatoren und Parameter. Die Metrik erlaubt eine umfassende quantitative Abbildung der Systemresilienz unter Berücksichtigung der technischen Entwicklungen, die in Resist untersucht werden (wie z.B. der digitalen Station) und ordnet sie in sogenannten Key Performance Indicators (KPI) ein. Jede KPI fokussiert unterschiedliche Resilienz-Aspekte und kommt zu unterschiedlichen Zeitpunkten bei einem Störfall zum Tragen. Während z.B. eine KPI kurzfristige Systemstörungen, wie einen Frequenzeinbruch, erfasst, betrachtet eine andere KPI den Einfluss eines längeren Stromausfalls auf Bevölkerung und kritische Infrastruktur. Informationen zu kommenden Veröffentlichungen zu diesem Thema werden bald an dieser Stelle geteilt werden.

Ein anderer Aspekt war die detaillierte Beschreibung der verschiedenen betrachteten Störfälle. Hierbei handelt es sich um technische Defekte, Auswirkungen von Naturkatastrophen und IT-Störfälle, die im weiteren Projektverlauf von den Projektpartnern untersucht werden.