In 2016 brachten RTE en Elia de game Need4Grid uit. Daarin kon je zelf netbeheerder spelen. N4G is weer verdwenen, waarschijnlijk omdat het te uitgebreid was. Maar voor wie het bewaken van de netbalans het mooiste vond is in 2019 een alternatief verschenen waar het hart van iedere bureaustoel-netstrateeg sneller van gaat slaan.

Maak kennis met de TenneT Power Flow Simulator.
Bedrijfsvoerder spelen vanuit je luie stoel wordt werkelijkheid!

Tennet heeft door IT-bureau Artelys in 2019 de Power Flow Simulator laten bouwen. Een gratis en vrij te gebruiken applicatie die op te vatten is als een light opvolger van Need4Grid. Het doel van Tennet is begrip en inzicht kweken in wat een netbeheerder doet: de balans op het hoogspanningsnet bewaken. Dat dit aansloeg blijkt wel uit het feit dat ook ENTSO-E bij Artelys en Tennet heeft aangeklopt voor een eigen versie van de simulator. (Beide zijn overigens dezelfde applicatie en slechts het logo in de rechterbovenhoek verschilt.)

Zoals je in de St(r)oomcursus kan leren, een elektriciteitsnet vereist evenwicht in productie en verbruik. De wegen (hoogspanningslijnen) hebben geen onbeperkte breedte. Loopt er teveel stroom door, dan ontstaat overbelasting. In de Power Flow Simulator beheer je een hoogspanningsnet met stations, verbindingen, productie en belasting. Speel met capaciteiten, voorkom congestie in de marktblokken en handhaaf de netbalans.

In de Power Flow Simulator waan je jezelf in het hart van de controlezaal.
Hier zien we een door ons nagebouwd gedeelte van het Nederlandse koppelnet (220 en 380 kV) in de interface van de simulator, samen met de belangrijkste productielocaties en de onderhangende 110- en 150 kV-deelnetten. Voor de bureaustoel-netstrateeg is dit om van te watertanden, maar laten we eerst eens bij het begin starten. Wat is de Power Flow Simulator precies?

Handhaaf de netbalans in verschillende scenario's

De Power Flow Simulator heeft minder gaming-elementen dan Need4Grid. Je kan geen highscore meer neerzetten, er zijn geen plotlijnen of POV-invallen en zoals de naam zegt is het eerder een simulator dan een spel. Maar voor bureaustoel-netstrategen die minder met highscores en meer met techniek hebben is dat juist beter. Hou het net stabiel op 50 Hz en voorkom door slim handelen vanaf je controlestoel dat er congestie, storingen of onbalansen ontstaan. Sinds een serie verbeteringen en uitbreidingen door Artelys zijn begin 2020 diverse bugs opgelost. Ook zijn marktelementen verschenen, zoals brandstofprijzen, CO2-uitstoot en handelsblokken (market zones).

Als je als beginner de Power Flow Simulator voor het eerst opent kan je kiezen uit een aantal kant en klare netten. Doel is telkens om bij veranderende randvoorwaarden (zoals het vallen van de avond, het toenemen van wind of een storing in een verbinding) het net stabiel te houden op 50 Hz door te spelen met de aangesloten productie en de plek waar dat op het net wordt ingebracht

Dat is ingewikkelder dan het lijkt. Een zogeheten vermaasd net is net een oude auto: het duurt best even voordat je gevoel krijgt voor zijn nukken en typische gedrag. Het is schrikken als een plotselinge kleine storing in het zuiden in een oogwenk de loadflow in het totale net beïnvloedt en honderden kilometers verderop aan de kust opeens een schijnbaar willekeurige trafo overbelast raakt. Maar zo werken netten, waarin de loadflow gedicteerd wordt door spanningsval, weerstand (impedantie) en afstand.

De productie van vermogen is uitdagend. Wind doet wat het zelf wil: je kan een windpark wel geforceerd losnemen van het net, maar je kan het niet geforceerd harder zetten. Voor kerncentrales geldt dat je ze bijna niet kan regelen. Met gas en hydro kan je juist wel spelen. Ook kan je een opofferingsbeslissing nemen als het echt niet meer gaat: een deelnet, stad of klant losnemen en opzettelijk een stroomstoring veroorzaken om de rest van je net te redden. (Mompel in zo'n geval altijd netjes 'sorry, Deelnetnaam' voordat je de breakers los trekt.)

Tijd voor een voorbeeld. Hier zien we opnieuw een deel van het gesimuleerde koppelnet van Nederland. Het is een kalme dag op het net. Groningen en Drenthe verbruiken weliswaar relatief veel vermogen en tussen Ens en Lelystad is een circuit afgeschakeld voor onderhoud, maar verder ziet het er nogal tam uit met lage getallen, haast allemaal ver onder 50%.

  

Wanneer je in een dergelijk vermaasd net een circuit losneemt, worden andere circuits en andere verbindingen zwaarder belast. Soms kan het netwerk heel wat verdragen en dan kan je zelfs een heel koppelstation missen. Maar op andere momenten kan het snel escaleren en heb je weinig spelingsruimte. Het lijkt erop dat we geen problemen krijgen als we ook in Zwolle – Meeden (de zware verbinding met een bocht rechtsonderin) een circuit losnemen – toch? Er is tenslotte een redundant circuit.

Arnhem, we have a problem! Wow, dat hadden we niet verwacht! Deze situatie levert in jargon een N-1 onveilig net op: het net is nog stabiel, maar er mag niks meer misgaan nu. En eigenlijk is het al mis, want op Ens kan je barbecueën op de koppeltrafo's. In het echt zou men nu onmiddellijk de marktwerking herroepen en noodvermogen afroepen ten zuidwesten van Ens, terwijl in het noordoosten van het land geforceerd productie moet worden losgenomen. (In de praktijk is dat een spel waar een heel marktmodel onder zit. Maar technisch gezien benadert het de werkelijkheid vrij goed.) Met andere woorden, je zal toch een ander moment moeten kiezen om onderhoud te plegen en dat heet in jargon een onderhoudsknelpunt. Door de opdrachten en gaandeweg ook door het betrekken van de marktelementen bij je spel kan je steeds beter worden in de bedrijfsvoering, maar je ontkomt niet aan een storing af en toe.

Onder het menu Settings (rechtsboven) kun je de kleuren- en iconen enigszins wijzigen. De simulator is daarmee ook geschikt te maken voor kleurenblinden. Dat is een kwaaltje waar een van de siteteamleden van HoogspanningsNet ook last van heeft, dus we zijn erg content met die opties.

De expert mode: stop het totale Nederlandse koppelnet eens in de simulator

Voor de serieuzere bureaustoel-netstrateeg wordt het terstond nog veel interessanter wanneer je de expert mode aanzet. In deze modus krijgt de gevorderde speler meer mogelijkheden. Nu kan je opeens de eigenschappen van de objecten wijzigen. Je kan een verbinding verzwaren, maar je kan ook nieuwe verbindingen, stations of centrales bouwen of er eentje slopen. Tevens komen er moeilijker levels en opdrachten beschikbaar.

In de expertmodus kan je zelf verbindingen aanleggen en makkelijker de capaciteiten aanpassen. Tevens kan je ook verbindingen slopen of centrales bouwen en verwijderen. In het echt doet een netbeheerder dat laatste niet, dus als je het realistisch wil houden bouw je een net op dat stabiel is, waarna je bijvoorbeeld een centrale laat klappen. En dan ben je opeens de FCR-held van Europa. 

Geen game-element maar een vrije simulatie-tool

De kers op de taart is de optie om te kiezen voor een leeg speelveld. Daarin kan je volledig je eigen hoogspanningsnet opbouwen. Er is nu geen missie of opdracht: je bouwt zelf een net, sluit belasting en productie aan en beïnvloedt het door zelf dingen uit te proberen. In feite kan je nu een netmodel bouwen dat je vrijelijk kan gebruiken voor inzicht en analyse.

Dat is natuurlijk leuk met een fictief net, maar kom nou, je zit hier niet voor niets op HoogspanningsNet. Don't underestimate pylon geeks – they're pretty hardcore. We hebben het netschema er eens bij gepakt (stand van zaken 20NLT04, september 2020) en het totale Nederlandse koppelnet van 380 en 220 kV compleet met de juiste capaciteiten, geografische vorm, productie en deelnetten in de simulator nagebouwd.

  Zelfde stuk van het net, maar nu in de simulator

We weten niet of ze het op de Berg waarderen dat we het koppelnet in de simulator hebben gestopt om, laten we wel wezen, te kijken wat er gebeurt als je dingen gaat lopen verbouwen. Maar aan de andere kant: ons netschema is gemaakt met uitsluitend openbaar beschikbare data en ook de Power Simulator is openbaar. Dus tja – inzicht is niet verboden. :-)

Die-hard? Wil je zelf het koppelnet inladen om ermee te stoeien? Dat kan! De Power Simulator heeft een optie om een netmodel op te slaan en ook weer te uploaden vanaf een lokale computer, zodat je het door ons gemaakte model ook zelf kan downloaden en inladen. Geïnteresseerd? Doorloop de volgende stappen:

1. Download hier het bestand van het koppelnet (een .json file) en sla het op je computer op
    Nieuwe versie (V3, september 2020), nu per circuit

2. Open de Power Flow Simulator in een nieuw tabblad

3. Klik linksonderin beeld op bouwhelm m/v, daarmee zet je de expert mode aan

4. Klik rechtsboven op de kop Settings en scroll helemaal naar beneden

5. Klik helemaal onderaan in het menu op Load from file, zoek het .json bestand op je computer en open het

6. Klaar! Het koppelnet wordt nu ingeladen in de simulator.

7. Nu nog even in de instellingen de kleuren en formaten van de iconen tweaken naar jouw persoonlijke smaak via het menu Settings rechtsboven en daarna kan je volledig legaal en zonder gevaar master of disaster spelen.

In feite heb je met het koppelnetmodel in de simulator de beschikking over het netschema, maar nu interactief. Als je iets stuk maakt of je hebt er een bende van gemaakt, prijs jezelf dan gelukkig dat je gewoon op je bureaustoel op zolder zit en niet in de Zaal op Utrechtseweg 310. Tip voor extra inzicht: leg eens digitaal een van Tennets nieuwe netversterkingsprojecten aan, zoals Noordwest-380, en kijk wat dat doet. Een gewijzigd bestand kan je ook weer zelf opslaan om er later mee verder te werken.

De Tennet Power Flow Simulator is op deze manier geen spel meer, maar een handig stuk gereedschap voor grid balancers in spé om je inzicht in het hoogspanningsnet op een speelse maar serieuze manier enorm te vergroten. 

Eigenschappen van het koppelnetmodel *(V3 september 2020):

Van HoogspanningsNet mag je wat verwachten, dus het koppelnetmodel is goed doordacht. Sinds Artelys een paar bugs en hinderlijkheden heeft opgelost is het mogelijk geworden om (hoera!) verbindingen per circuit aan te leggen.

Voornaamste eigenschappen van het koppelnetmodel V3:

– Het netmodel werkt per circuit, die ieder de correcte capaciteit en circuitkleur hebben. Redundante verbindingen bestaan uit twee of meer parallel lopende circuits. Bij redundant bedrijf is je net reeds boven 50% circuitbelasting niet langer meer N-1 veilig.
– Onderhangende deelnetten zijn verbonden met de koppelnetstations, waarbij de lijnstukken de trafo's (bijvoorbeeld tweemaal 220/110 kV 200 MVA) vertegenwoordigen. Ze hebben een capaciteit gelijk aan de som van de trafo's.
– Onderling verbonden deelnetten hebben netopeningen om doortransport te voorkomen, maar je kan zelf die netopeningen open zetten om ze bij calamiteiten of onderhoud te gebruiken (of te zien waar het gaat roken als je het per ongeluk doet)
– Het model kan helaas geen netvlakken aan, maar dat hebben we opgelost door de 220 kV-ring en het 380 kV-net te koppelen met korte stukjes verbinding die de koppeltrafo's representeren. Voor elke 220/380 kV koppeltrafo is een eigen lijnstukje aanwezig. Je kan dus iedere koppeltrafo naar eigen wens bedienen.
– Duitsland en België zijn ingevoerd als een zogenoemde 'koperen plaat'. D.w.z. je hoeft amper tot geen rekening te houden met beperkingen in transportcapaciteit aan de andere kant van de grenzen. Tot 3000 MVA heb je daar geen hinder.
– De centrales en belastingscentra zijn allemaal bewerkbaar. Je kan dus een centrale uitbreiden of verplaatsen.

Wanneer een redundant circuit boven 50% belast wordt, komt de N-1 in gevaar en kleurt het geel. Boven 100% zit je serieus in de problemen en kleurt de verbinding rood. Kruis dan je vingers, mompel oh, shit shit shit en los het gauw op. (En leg dan maar eens aan je partner of je ouders uit wat je aan het doen bent: 'Ja nee sorry, Gelderland viel eraf. Ik had op Doetinchem de koppeltrafo losgenomen maar ik was vergeten dat op Lelystad geen N-1 veilig vermogen beschikbaar was omdat het zwarte circuit van Lelystad – Ens er ook nog uit ligt.') 

Tenslotte: de simulator is nog altijd in ontwikkeling. Sterker nog, er wordt zelfs naar feedback geluisterd. Iemand van HoogspanningsNet heeft in het voorjaar van 2020 contact met Artelys gehad over een aantal bugs en hinderlijke problemen. Daar is daadwerkelijk werk van gemaakt (de buigpuntenproblematiek is nu verholpen) en het loont dus de moeite om nieuwe ontwikkelingen in de gaten te houden. Heb je serieuze bevindingen? Praat dan gerust mee op ons forum.