Een flexibel open-source modelleerkader ter ondersteuning van besluitvorming voor toekomstige energiesystemen

Modellen voor energiesystemen worden gebruikt ter ondersteuning van de besluitvorming over werking en het ontwerp van deze systemen. De overgang naar meer duurzame energiesystemen stelt nieuwe eisen aan deze modellen. Nieuwe uitdagingen omvatten het voorstellen van meer onzekerheden, het in rekening brengen van details op korte termijn in lange termijn planningsmodellen, het mogelijk maken van meer integratie tussen energiesectoren, en het omgaan met toegenomen complexiteit in het model.

Om deze uitdagingen aan te pakken, draagt dit proefschrift bij aan de ontwikkeling van een flexibel open-source kader voor energiesysteemmodellering, SpineOpt, voor het uitvoeren van operationele en plannings-casestudies. Specifieke ontwerpaspecten van SpineOpt omvatten een generieke datastructuur, flexibele temporele en stochastische structuren, en mogelijkheden tot modeldecompositie om de complexiteit ervan te verminderen. Daarnaast omvat SpineOpt een breed scala aan functies, waaronder technische details en sectorspecifieke fysische verbanden. De functionaliteit van SpineOpt wordt gebruikt om twee relevante vragen te beantwoorden vragen in de context van de werking en het ontwerp van toekomstige energiesystemen.

Ten eerste wordt SpineOpt toegepast om de voordelen te onderzoeken van verschillende coördinatieniveaus van toekomstige Europese reservemarkten. Uit de resultaten blijkt dat het uitwisselen en delen van balanceringscapaciteit leidt tot een efficiëntere day-ahead planning. Verder kan het delen van balanceringscapaciteit mogelijks ook de behoefte aan flexibele capaciteit verminderen, vooral in combinatie met alternatieve vormen van flexibiliteit, zoals vraagsturing.

Ten tweede wordt SpineOpt gebruikt voor een investeringscasestudie omtrent mogelijke afwegingen tussen transmissie-uitbreiding en investeringen in langetermijnenergieopslag. Hierbij wordt de afweging tussen spatiale en temporele uitmiddeling onderzocht. We gebruiken de zogenaamde “Modelling-to-Generate-Alternatives” techniek om verschillende quasi-optimale oplossingen te onderzoeken. Uit de resultaten blijkt dat de twee technologiekeuzes negatief gecorreleerd zijn, wat het uitstellen of vervangen van transmissie-uitbreiding door langetermijnopslagsystemen mogelijk maakt, vooral wanneer men geconfronteerd wordt met lange vergunningsperiodes of publieke tegenstand.