Gastransportnetzmodell ITE-GS

MODELLE ZU SIMULATION VON STROM- UND
GASNETZEN
GASTRANSPORTNETZMODELL ITE-GS
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Joachim Müller-Kirchenbauer
Institut für Erdöl- und Erdgastechnik
KonStGas-Szenarien-Workshop
Berlin, 30.01.2014
Überblick
1. Allgemeine Modelbeschreibung
2. Modellanwendung
3. Deutsches Gastransportmodell in Rahmen des KonstGas Projekt
30.01.2014
Gastransportnetzmodell ITE-GS
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Aktueller Stand - Modellüberblick
Aufkommen/Verbrauch
1
• Einspeisung: Produktion
Erdgas, Biomethan, Import
(Pipeline & LNG), Wasserstoff
• Ausspeisung: regionaler
Gasbedarf nach
Verbrauchergruppen, saisonale
Lastverläufe, Einspeicherung
• Betrieb: Verdichter, Druckregler,
Gasspeicher
Topologie
2
• Pipelines, Verdichter,
Druckregler, Entry- und ExitPunkte, Speicher, LNGTerminals
• In Betrieb, in Bau, in Planung
Andere
•
•
•
•
Geoinformationssysteme
Druckkonditionen
H-Gas oder L-Gas-Bereich
etc.
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Werkzeuge
PSI
GANESI
Hydraulische Gasflüsse
durch Deutschland
•
•
•
•
Volumenströme
Druckverteilung
Gasqualitätsverfolgung
…
3
Netzbewertung
LIWACOM
SIMONE
Neu
entwickelte
Modelle
Gastransportnetzmodell ITE-GS
• Gesamtkapazität
• Individuelle Entry-/ExitKapazität
• Infrastruktureffizienz
• Netzentwicklung
• Power-to-Gas-Potenzial
• …
4
Störungsanalyse
• Versorgungsunterbrechung
• Ausfall einzelner
Systemelemente
• Außergewöhnliche
Wettersituationen
• …
3
Gasverbrauch nach Sektoren in zeitlicher Auflösung
Gasbedarf DE
in 2009
83,70 bcm
Haushalte
26.4 bcm
(31.5%)
Industrie
23.87 bcm
(28.5%)
GHD
11.06 bcm
(13.2%)
[Mio mn3 / a]
0 – 80
80 – 130
130 – 200
200 – 300
300 – 420
420 – 630
630 – 1000
1000 – 1500
1500 – 2500
2500 – 4000
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Kraftwerke
~20 GW
18,77 bcm
(22.5%)
Haushalte
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Wärmenetze
2.49 bcm
(3%)
Industrie
Verkehr +
Andere
1,11 bcm
(1.3%)
GHD
4
Räumlicher Verteilung von Gasverbrauch und
Ausspeisungen
 Netzanschlusspunkte (NAP)
und Netzkopplungspunkte
(NKP):
H-gas,
L-gas,
differenziert nach Netzbetreibern.
 Weitere Infrastrukturelemente:
•
•
•
•
[Mio mn3 / a]
3184 NKP/NAP,
5576 Knoten,
5577 Segmente,
35069 km Leitungen.
20 - 80
80 - 130
130 - 200
200 - 300
300 - 420
420 - 630
630 - 1000
1000 - 1500
1500 - 2500
2500 - 4000
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Gastransportnetzmodell ITE-GS
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Topologie
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Anwendungsmöglichkeiten I
 Identifikation potenzieller
Anschlusspunkte für Gaskraftwerke in
Süddeutschland
 unter Berücksichtigung des Atom-
Moratoriums
 neue Standorte basieren auf:
 vorhandenen Standorten von
Atomkraftwerken
 örtlichen Verhältnissen zwischen
Hochspannungsleitungen und
Gastransportleitungen
 naheliegenden Gewässern
 Szenarien für 2011, 2015, 2020, 2025
und 2030 (Winter, Sommer und
durchschnittliche Auslastung)
 Identifikation von Kapazitätsengpassen
 Gute Korrelation mit NEP 2012
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Anwendungsmöglichkeiten II
 Szenario 2022
 geplante Gasnetzinfrastruktur aus dem NEP
2012
 Gasimport und Gasverbrauch aus eigener
regionaler Prognose
 Berücksichtigung potentieller Power-toGas Einspeisepunkte für Wasserstoff in
Norddeutschland
 Darstellung der weitreichenden Verteilung
von Wasserstoff und dessen Konzentration
an den Grenzübergangspunkten
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Daten-Management
Eingangsgrößen
Berechnung
•
•
•
•
Szenarien
Netztopologie
Netznutzung
intern/extern verfügbare
Daten
• hydraulisch
• marktbasiert
• numerische
Simulation
Analyse & Bewertung
• Transportkapazität
• Lastfluss an individuellen
Entry/Exit-Punkten
• Effizienz
• Fallstudien
GIS
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Analyse & Bewertung - Gesamtnetz
 Gastransportnetzmodell ITE-GS
(optionale Hintergrundkarten, hier
Google Maps)
 knotenscharfe Simulation, Ergebnisse
in stündlicher Auflösung
 Darstellung von veränderlichen
Größen über die Zeit durch Animation
 gleichzeitige Erfassung funktionaler
Abhängigkeiten
o Druck = Einfärbung, (Heatmap)
o Volumenstrom = Linienstärke
Volumenstrom
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Druck
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Analyse & Bewertung - NKP/NAP - Knotenscharf
Volumenstrom [1000 mn³/h]
Stundenwerte
Tagesmittelwerte
Stunde [h]
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Schnittstellen zwischen den Modellen
ITE-GS
Gastransportnetzmodell
Stromnetzmodell
Einschätzung der
Gasnetzkapazitäten
an den stromseitig
identifizierten
Vorzugsstandorten
im Bereich des
überregionalen
Gastransportnetzes
ITE-GS GasTransportnetzmodell
Stromnetzmodell
Gaskraftwerke und
Vorzugsstandorte für Power-toGas- Anlagen aus Stromnetzsicht
GasVerteilnetzmodell
Informationen über Gasflüsse
vom/zum Gastransportnetz
Gas-Marktmodell
Randbedingungen zu
Gasaufkommen und -verbrauch
nach wirtschaftlichen
Gesichtspunkten
Energiesystemmodell
Rahmenbedingungen zur
Entwicklung großer
Erzeuger/Verbraucher für das
jeweilige Stützjahr
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Gasverteilnetzmodell
Gasmarktmodell
Energiesystemmodell
Informationen
über
Energieflüsse
zwischen den
Regionen/Speic
hern
Entwicklung (Ausbau,
Rückbau) des
Gastransportnetzes
und seiner Kosten,
CO2-Emissionen
Datenmatrix (i,j) = Zeile (i) liefert an Spalte (j)
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„INTEGRATION FLUKTUIERENDER ERNEUERBARER ENERGIE DURCH KONVERGENTE
NUTZUNG VON STROM- UND GASNETZTEN – KONVERGENZ STROM- UND GASNETZE“
Gefördert vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und
Reaktorsicherheit aufgrund eine Beschlusses des Deutschen Bundestages.
Förderkennzeichen: 03255761
Vielen
Dank
Aufmerksamkeit!
Vielen
Dankfür
fürIhre
Ihre Aufmerksamkeit!
IHR ANSPRECHPARTNER
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Joachim Müller-Kirchenbauer
Leiter des Lehrstuhls für Gasversorgungssysteme
Institut für Erdöl- und Erdgastechnik
Agricolastraße 10
38678 Clausthal-Zellerfeld
Tel.:
+49 (0) 5323-72-2560
Fax:
+49 (0) 5323-72-3146
E-Mail:
[email protected]
Web:
www.ite.tu-clausthal.de