Zuverlässigkeitsanalyse

Zuverlässigkeitsanalyse in der elektrischen Energieversorgung – Problematiken und Lösungsansätze

Die fortschreitende Liberalisierung des europäischen Strommarktes sowie technologische Herausforderungen wie die Integration erneuerbarer Energien führen zu einer weiter gestiegenen Komplexität heutiger Stromversorgungs-systeme und - damit verbunden - zu neuen Risiken für die Versorgungs-sicherheit. Die jüngsten Blackouts in Europa und Nordamerika sind zudem Warnsignale für mögliche kaskadenartige Störungsausbreitungen über weite Distanzen.

Der Vortrag führt in die gängigen Methoden zur Zuverlässigkeitsanalyse von Stromnetzen ein und beleuchtet deren Stärken und Schwächen. Darauf aufbauend wird eine neuartige probabilistische Modellierungs- und Simulationstechnik vorgestellt, welche über den rein deterministisch-analytischen Ansatz hinausgeht und komplexe, zeitabhängige Störungsmechanismen wie kaskadenartige Ausfallskombinationen berücksichtigt. Ausserdem wird das Zusammenspiel des physikalischen Systems mit nicht-technischen Faktoren (z.B. das Verhalten von Operateuren bei Ausnahmesituationen) in die Szenarienbildung miteinbezogen. Dazu wird der vorwiegend in den Sozialwissenschaften entwickelte Ansatz des Agent Based Modeling (dt. „Agenten-basierte Modellierung“) auf die operativen Belange eines Stromnetzes übertragen. Die grundsätzliche Idee des Agent Based Modeling besteht darin, das noch unbekannte Verhalten eines komplexen Systems dadurch herzuleiten, indem das Zusammenspiel seiner Komponenten (d.h. „Agents“) mit ihren bekannten Eigenschaften simuliert wird. Auf diese Weise werden beim Stromversorgungssystem sämtliche technische Bestandteile wie Kraftwerke und Leitungen aber auch nicht-technische Komponenten wie Operateure oder Verbraucher als Agents aufgefasst und deren individuelles Verhalten modelliert. Durch die anschliessende Simulation ihres Zusammenspiels können die Zuverlässigkeitskenngrössen (z.B. Wahrscheinlichkeitsverteilungen für Stromausfälle) experimentell bestimmt werden.

Markus Schläpfer
Laboratorium für Sicherheitsanalytik
ETH Zürich

zurück zur Uebersicht