TY - THES

T1 - Modellierung und Optimierung des österreichischen Energiesystems

AU - Steinegger, Josef

N1 - gesperrt bis null

PY - 2021

Y1 - 2021

N2 - In der #mission2030 der Bundesregierung bekennt sich Österreich zu internationalen Klimazielen und zu einer aktiven Klimaschutz- und Energiepolitik. Der österreichische Gesamtstromverbrauch soll bis 2030 zu 100 % bilanziell aus erneuerbaren Energiequellen gedeckt werden. Auch soll der Ausbau von erneuerbaren Energieträgern gefördert werden. Ziel der Arbeit ist ein örtlich und zeitlich aufgelöstes Datenmodell des österreichischen Energiesystems zu erarbeiten, welches als Basis für nachfolgenden Lastflussrechnungen und Optimierungsaufgaben dienen soll. Die Methodik der Datenaufbereitungen und die Integration der aufbereiteten Daten in das vorhandene, energieträgerübergreifende Lastflussberechnungsprogramm HyFlow sollen näher behandelt werden. Um die Forschungsfragen zu beantworten, wurden Recherchen über örtlich und zeitlich aufgelöste Netzbedatungsmöglichkeiten und über erneuerbare Ausbauziele durchgeführt. Die örtliche Zuordnung der Energiedaten erfolgte über die Einteilung der Gebiete durch einen zellularen Ansatz anhand eines Voronoi Diagramms. Die entstandenen Gebiete wurden anschließend mit zeitlich aufgelösten Residuallasten und Lastprofilen bedatet. HyFlow wurde dahingehend erweitert, dass eine neue Betriebsstrategie, mithilfe eines programmierten, marktorientierten Optimierers integriert wurde, um auf Energiepreisen basierende, energieträgerübergreifende Optimierungen durchführen zu können. Mithilfe der aufbereiteten Energiedaten wurden Beispielregionen mit dem Ansatz der marktorientierten Optimierung simuliert und ausgewertet. Durch diese neu integrierte Betriebsstrategie ist es nun möglich, neben der globalen Optimierung (Optimal Power Flow) im HyFlow, auch lokale Optimierungen durchzuführen. Ein Ergebnis dieser Arbeit ist ein Abbild des örtlich und zeitlich aufgelösten, österreichischen Energiesystems. Durch die marktorientierte Optimierung konnten die zusätzliche Flexibilitätsoptionen, die von Sektorkopplungen, wie etwa Power to Heat, Gas to Heat and/or Power oder Speichern in einem multiplen Energiesystem ausgehen, demonstriert werden. Um dem steigendem fluktuierendem Erzeuger- und Verbrauchermix entgegenzuwirken, kann davon ausgegangen werden, dass der Bedarf an Flexibilitätsoptionen in Zukunft ebenfalls steigen wird. Ein weiteres Ergebnis dieser Arbeit ist, dass durch die Integration von Sektorkopplungen in Energiesystemen, eine breite Flexibilität erreicht werden kann, welche der fluktuierenden Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen stabilisierend entgegenwirken kann.

AB - In der #mission2030 der Bundesregierung bekennt sich Österreich zu internationalen Klimazielen und zu einer aktiven Klimaschutz- und Energiepolitik. Der österreichische Gesamtstromverbrauch soll bis 2030 zu 100 % bilanziell aus erneuerbaren Energiequellen gedeckt werden. Auch soll der Ausbau von erneuerbaren Energieträgern gefördert werden. Ziel der Arbeit ist ein örtlich und zeitlich aufgelöstes Datenmodell des österreichischen Energiesystems zu erarbeiten, welches als Basis für nachfolgenden Lastflussrechnungen und Optimierungsaufgaben dienen soll. Die Methodik der Datenaufbereitungen und die Integration der aufbereiteten Daten in das vorhandene, energieträgerübergreifende Lastflussberechnungsprogramm HyFlow sollen näher behandelt werden. Um die Forschungsfragen zu beantworten, wurden Recherchen über örtlich und zeitlich aufgelöste Netzbedatungsmöglichkeiten und über erneuerbare Ausbauziele durchgeführt. Die örtliche Zuordnung der Energiedaten erfolgte über die Einteilung der Gebiete durch einen zellularen Ansatz anhand eines Voronoi Diagramms. Die entstandenen Gebiete wurden anschließend mit zeitlich aufgelösten Residuallasten und Lastprofilen bedatet. HyFlow wurde dahingehend erweitert, dass eine neue Betriebsstrategie, mithilfe eines programmierten, marktorientierten Optimierers integriert wurde, um auf Energiepreisen basierende, energieträgerübergreifende Optimierungen durchführen zu können. Mithilfe der aufbereiteten Energiedaten wurden Beispielregionen mit dem Ansatz der marktorientierten Optimierung simuliert und ausgewertet. Durch diese neu integrierte Betriebsstrategie ist es nun möglich, neben der globalen Optimierung (Optimal Power Flow) im HyFlow, auch lokale Optimierungen durchzuführen. Ein Ergebnis dieser Arbeit ist ein Abbild des örtlich und zeitlich aufgelösten, österreichischen Energiesystems. Durch die marktorientierte Optimierung konnten die zusätzliche Flexibilitätsoptionen, die von Sektorkopplungen, wie etwa Power to Heat, Gas to Heat and/or Power oder Speichern in einem multiplen Energiesystem ausgehen, demonstriert werden. Um dem steigendem fluktuierendem Erzeuger- und Verbrauchermix entgegenzuwirken, kann davon ausgegangen werden, dass der Bedarf an Flexibilitätsoptionen in Zukunft ebenfalls steigen wird. Ein weiteres Ergebnis dieser Arbeit ist, dass durch die Integration von Sektorkopplungen in Energiesystemen, eine breite Flexibilität erreicht werden kann, welche der fluktuierenden Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen stabilisierend entgegenwirken kann.

KW - Österreichisches Energienetz

KW - Energy Hub

KW - Multi Energie System

KW - Marktorientierte Optimierung

KW - Voronoi Diagramm

KW - #mission2030

KW - Ausbau Erneuerbare Energien

KW - Austrian energy network

KW - Energy Hub

KW - Multi Energy System

KW - Market-oriented optimization

KW - Voronoi diagram

KW - #mission2030

KW - Expansion of renewable energies

M3 - Masterarbeit

ER -