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 er nu een alternatief verschenen.

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

Banner van de Power Flow Simulator - klik om naar de website te gaan

Tennet heeft door IT-bureau Artelys de Power Flow Simulator laten bouwen. Een gratis en vrij te gebruiken applicatie die op te vatten is als een soort light opvolger van Need4Grid. Het doel van Tennet is begrip en inzicht kweken in wat een netbeheerder doet: de balans op het hoogspanningsnet bewaken.

Zoals je in de St(r)oomcursus kan leren, een elektriciteitsnet vereist een evenwicht in productie en verbruik. Ook hebben de wegen (de hoogspanningslijnen) slechts een beperkte breedte. In de simulator beheer je een hoogspanningsnet met stations, verbindingen, productie en belasting. Speel met capaciteiten, voorkom congestie en handhaaf de netbalans op 50 Hz, het liefst zo groen mogelijk.

Power Flow Simulator met een gedeelte van het Nederlandse koppelnet, zie verderop

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 samen met de belangrijkste productielocaties en de onderhangende deelnetten. Voor de gevorderde pylon geek of bureaustoel-netstrateeg is dit om van te watertanden, maar laten we eerst bij het begin beginnen. Wat is de Power Flow Simulator eigenlijk en hoe ziet de interface eruit?

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 meer een simulator dan een spel. Maar voor bureaustoel-netstrategen die minder met highscores en meer met techniek hebben is dat juist een verbetering. Hou het net stabiel op 50 Hz en voorkom door slim handelen vanaf je controlestoel dat er congestie, storingen of onbalansen ontstaan. Dat is waar het hier om gaat.

Als je de Power Flow Simulator als beginner 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 de 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

Kies een scenario met een kant en klaar net

De verbindingen hebben net als in het echt slechts een beperkte transportcapaciteit. Overbelast je hem, dan springt hij op rood (overbelast) of valt hij zelfs uit en ontstaat soms een grote cascadestoring. Dat is buitengewoon leerzaam om inzicht te krijgen in hoe een plotselinge kleine storing in een oogwenk de loadflow in het totale net kan beïnvloeden. 

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 op- en af kan regelen. Die draaien gewoon dag in dag uit hun basislast. Met gas en hydro kan je juist wel spelen. Ook kan je de gevreesde opofferingsbeslissing nemen als het echt niet meer gaat: een deelnet, stad of klant losnemen en een stroomstoring veroorzaken. (Mompel in zo'n geval altijd netjes 'sorry, Deelnetnaam', want dat is cult.)

Gedeelte van een hoogspanningsnet waarin alles goed gaat  Overbelasting wanneer een zware verbinding wordt losgenomen

Wanneer je in een vermaasd net een verbinding losneemt, worden andere verbindingen zwaarder belast. Soms kan dat niet zonder problemen. In dit voorbeeld nemen we Zwolle – Meeden los, waarna.. oh oh, Arnhem, we have a problem! Zeyerveen – Hessenweg (die veel minder capaciteit van Zwolle – Meeden heeft) loopt direct aardig heet. In Ens kan je zelfs barbecueën op de koppeltrafo's. Deze situatie levert in jargon een N-1 toestand op: het net is nog stabiel, maar er mag niks meer misgaan nu. Zwolle – Meeden moet dus zo snel mogelijk weer in dienst, of je moet in de Eemshaven productie losnemen en juist rond Amsterdam noodvermogen inroepen. (In de praktijk is dat niet alleen aan de netbeheerder zelf, want er zit een heel marktmodel onder. Maar technisch gezien benadert het de werkelijkheid vrij goed.)

Onder het menu Settings (rechtsboven) kun je de kleuren- en iconen enigszins wijzigen. De simulator is daarmee ook geschikt te maken voor kleurenblinden. 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 Nederlandse koppelnet in de simulator

Voor de serieuzere bureaustoel-netstrateeg wordt het nog veel interessanter wanneer je de expert mode aanzet. In deze modus krijgt de gevorderde speler meer mogelijkheden. Zo kan je nu niet alleen de capaciteiten of productie van bestaande objecten wijzigen, maar je kan ook nieuwe verbindingen, stations of centrales bouwen of er eentje slopen. Tevens komen er moeilijker levels en opdrachten beschikbaar.

Stel in wat een verbinding of ander object kan

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 opdracht: je bouwt een net, sluit belasting en productie aan en beïnvloedt het door zelf dingen te doen. In feite kan je nu een netmodel bouwen dat je kan gebruiken voor inzicht en analyse.

Dat is natuurlijk al leuk met een fictief netje, maar je zit hier niet voor niets op HoogspanningsNet. Don't underestimate pylon geeks – they're pretty hardcore.

We hebben het netschema er even bij gepakt (stand van 19NLT05, september 2019) en het Nederlandse koppelnet van 380 en 220 kV compleet met de juiste capaciteiten, geografische vorm, productie en deelnetten in de simulator nagebouwd. (We weten niet of ze het op de Berg waarderen dat we hier heel realistisch gaan, 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.)

Koppelnet Nederland in de power simulartor

Die-hard? Zelf het koppelnet inladen? 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

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.

Als je iets stuk maakt of je hebt er een bende van gemaakt, prijs jezelf dan gelukkig dat je gewoon op je bureaustoel de netstrateeg uithangt en dat je niet op Utrechtseweg 310 in de Zaal zit. Tip voor extra inzicht: leg bijvoorbeeld eens digitaal een van Tennets nieuwe netversterkingsprojecten aan, zoals Randstad Noordring of 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 game 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:

Van HoogspanningsNet mag je wat verwachten, dus het koppelnetmodel is netjes doordacht.

– Enkelvoudige verbindingen hebben een transportruimte die 100% van de nominale circuitcapaciteit bedraagt.
– Redundante verbindingen hebben een capaciteit van het aantal circuits minus één exemplaar. In de praktijk betekent dit bij een dubbelcircuitverbinding met twee identieke circuits dat deze de nominaalcapaciteit van één circuit heeft. Ook bij een drie- of meercircuitverbinding heeft de verbinding de nominaalcapaciteit van het aantal circuits minus één exemplaar. (Aan impedantieverschillen storen we ons niet, want er zijn ook grenzen.)
– Deelnetten hangen onder het koppelnet onder de juiste stations. Verbonden deelnetten hebben netopeningen om doortransport te voorkomen (in het model gewoon een niet-bruikbare verbinding).
– Het model kan helaas geen twee koppelnetvlakken 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. Qua capaciteit zijn deze koppelingen telkens gelijk aan het totale koppeltrafovermogen verminderd met de capaciteit van het zwaarste exemplaar. Bij drie koppeltrafo's, tweemaal 500 MVA en eentje van 750 MVA, is de transmissiecapaciteit dus (500+500+750)-750=1000 MVA.
– De stations dragen de correcte namen, de centrales voeren de correcte brandstof, windparken staan op de juiste plekken.

De reden dat we het net niet hebben ingevoerd per circuit is gelegen in de gebrekkige tool om verbindingen geografisch mee te buigen. Die werkt niet goed bij inzoomen waardoor al snel een onwerkbare chaos ontstaat. Als men dat ooit een keer oplost beloven we dat we een nieuw model bouwen met de losse circuits erin.

Tenslotte: in de simulator zitten momenteel nog een aantal bugs. Dat heb je met relatief nieuwe dingen wel vaker.

Er kan soms een divide-by-zero ontstaan

Twee bugs die belangrijk zijn om te kennen:
1) Soms ontstaat een Nan% (Not a Number) als je een verbinding losneemt. Dit wordt veroorzaakt als je een load actief laat staan terwijl je het koppelnetstation waarmee deze aan het net hangt hebt losgenomen. Je kan het herstellen door de load af te schakelen, de verbinding vanaf het koppelstation alsnog uit te zetten of het koppelstation terug onder spanning te brengen.
2) Wanneer een deelnet of productent is aangesloten op twee of meer koppelstations tegelijk, wordt zijn vermogen of zijn belasting onterecht meervoudig geteld. Als een deelnet bijvoorbeeld 100 MW trekt en met twee verbindingen aan twee koppelstations hangt, komt deze op de netbalans voor 200 MW en met stapjes van 200 MW plus of min. (Dit is vrij hinderlijk, maar je leert ermee omgaan en je kan het ook op het slack number zien. Het tast de wezenlijke beleving van het model niet echt aan.)

Mogelijk ontwikkelt Tennet de Power Flow Simulator nog wat verder en verdwijnen deze bugs een keer.