2016-10-01  –  2021-01-31

435.120,00 EUR

Humboldt-Universität zu Berlin - Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät - Institut für Mathematik - Angewandte Mathematik, Berlin, Berlin

0324019E

Querschnittsaufgaben - Systemanalyse [EA3310]

01167609/1  –  MathEnergy - Mathematische Schlüsseltechniken für Energienetze im Wandel

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB4)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESI1)

Energie

Für eine nachhaltige und CO2-neutrale Energieversorgung muss der gesamte Energiekreislauf in Strom-, Gas- und Wärmenetzen betrachtet werden. Um Netzauslastung bzw. –ausbau versorgungssicher und effizient zu gestalten, sollten Angebot und Bedarf abgeglichen sowie Flexibilitäten zwischen Energieträgern und durch Speicherung genutzt werden. Dies erfordert sowohl vertikale Kommunikation zwischen den Netzebenen als auch horizontale zwischen den Energieträgern. Trotz rasanter Fortschritte in Hard- und Software ist die Energiewirtschaft für die übergeordneten Monitoring- und Regelungsaufgaben sowie den Daten- und Modellaustausch unzureichend gerüstet. Dieses Manko soll das Verbundvorhaben MathEnergy überwinden. Der Verbund zielt insgesamt auf die Entwicklung einer Software-Bibliothek für hierarchische, parametrische, nichtlineare, geschaltete und dynamische Netzmodelle mit stochastisch variierenden Einflussgrößen sowie Workflows und Standardisierungen zur integrierten Simulation und Analyse von netzübergreifenden Szenarien der Energieversorgung mit Strom und Gas. Im vorliegenden Teilprojekt am Institut für Mathematik der Humboldt-Universität zu Berlin werden verschiedene neue mathematische Modelle und Methoden zur Szenarienanalyse von separaten und gekoppelten Gas- und Stromnetzen für eine effiziente Steuerung solcher Netze entwickelt, implementiert und getestet. Dabei liegt der Fokus auf netz-topologischen Zerlegungen, Modellreduktionen mittels Parameterdifferenzen sowie dem Einsatz von Splitting-Methoden. 1. Analyse der Modellgleichungen für Strom- und Gasnetze und die Entwicklung verschiedener Zerlegungsstrategien, damit Modellreduktionsverfahren und Splittingmethoden angewandt und effizient eingesetzt werden können. 2. Implementierung und Testung der Zerlegungsstrategien und der darauf aufbauenden genannten Methoden. 3. Entwicklung von Software-Modulen der erfolgreich getesteten Methoden zur Szenarienanalyse und Steuerung der Netze.