Gecoördineerde planning en exploitatie van veerkrachtige offshore-elektriciteitsnetten

De doelstellingen van de Europese Unie (EU) om tegen 2050 klimaatneutraal te zijn, is een van haar langetermijndoelstellingen. Een van de strategieën om dit doel te bereiken is door middel van energietransitie in alle economische sectoren. De energiesector is onlosmakelijk verbonden met deze transitie vanwege het grote aandeel in de uitstoot van broeikasgassen (BKG) in de economie. In de energiesector wordt het gebruik van hernieuwbare energiebronnen zoals windenergie van cruciaal belang voor deze transitie.

Gelukkig heeft Europa een enorm potentieel voor windenergie in zijn oceanen. In lijn met de klimaatneutrale doelstelling van de EU stelt de EU een strategie voor om de offshore windcapaciteit van Europa tegen 2050 te verhogen tot 300 GW. De integratie tussen offshore windparken (OWF's) is essentieel om offshore windenergie op een efficiënte manier te benutten, wat resulteert in in de behoefte aan offshore-netwerken. Naast de OWF's kan ook opslag zoals batterijen en waterstof in een net op zee worden opgenomen. Om offshore-netwerken verder te benutten, kunnen ze worden gebruikt voor grensoverschrijdende interconnecties. De integratie van deze verschillende componenten en functies zal naar verwachting leiden tot meerlagige uitdagingen bij het ontwerp en de werking van veerkrachtige offshore-netwerken.

Het doel van het onderzoek is het ontwikkelen van een gecoördineerde plannings- en exploitatiemethode voor offshore-netten met operationele veerkracht. De systeemplanning wordt ontwikkeld om te komen tot een kosteneffectief en toekomstbestendig offshore netontwerp voor meerdere belanghebbenden. De strategieën voor systeembeheer zullen rekening houden met de levering van ondersteunende diensten voor meerdere controlegebieden om een veilige werking te garanderen tijdens onvoorziene gebeurtenissen en noodsituaties.

Ten eerste zal een netwerkontwerpoptimalisatiemodel worden opgesteld om een stapsgewijs ontwikkelingsplan voor offshore-netwerken inclusief opslag te bieden, wat resulteert in een robuust, minst spijtig en modulair netwerkontwerp. Het optimalisatiemodel houdt rekening met de mogelijkheid om activa op offshore-platforms te delen door meerdere OWF's om een kosteneffectief ontwerp te bereiken en bepaalt het niveau van de vereiste offshore- of onshore-opslag. Nieuwe dynamische en stochastische optimalisatietechnieken worden toegepast om de onzekerheid van windenergie op een hanteerbare manier in het optimalisatiemodel op te nemen en om de netlay-out te optimaliseren vanuit een multi-stakeholderperspectief.

Met het planningsmodel als input wordt een gecoördineerd regelmodel voor offshore-netten ontworpen, zodat grote systeemonevenwichtigheden in de aangesloten regelgebieden worden vermeden door optimale setpoints voor actief en reactief vermogen voor HVDC-interconnectoren te bepalen (als de voorkeurstechnologie voor offshore-netten) , OWF's en opslag, rekening houdend met zowel energietransmissie als ondersteunende diensten. Het effect van calamiteiten en uitval van netten op zee op de systeemonevenwichtigheden zal worden beoordeeld in een risicogebaseerde benadering en in aanmerking worden genomen bij de bepaling van het setpoint.

Ten slotte worden beide modellen gecombineerd, hetzij algoritmisch als een iteratief proces of als een wiskundige decompositie, om een rasterontwerp te verkrijgen dat de operationele uitdagingen die in de toekomst worden verwacht het hoofd kan bieden.