2016-10-01  –  2021-01-31

437.764,00 EUR

Universität Trier, Trier, Rheinland-Pfalz

0324019F

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. Hauptziel des Teilprojektes ist die Methodenentwicklung und Analyse reduzierter Netzmodelle und ihrer Nutzbarmachung zur Zustandsschätzung in Regelungskonzepten. Im Fokus des Teilvorhabens stehen die Entwicklung von Linearisierung-Interpolation-Techniken zur Modellreduktion (LI-MOR) und ihre Analyse in Hinblick auf eine akkurate Simulation und echtzeittaugliche Regelung von energieträger-übergreifenden Netzmodellen. Für LI-MOR werden transiente Arbeitspunkte spezifiziert, Übergangsstrategien entwickelt und Fehleraussagen hergeleitet. Zur Zustandsschätzung werden Kalman- und Partikelfilter mit LI-MOR kombiniert, auf Observierbarkeit, Stabilität und Konvergenz untersucht und der modellprädiktiven Regelung zugeführt. Quantitative Fehlerschranken werden angestrebt. Die Algorithmen werden modular in die Software-Bibliothek des Verbundes eingebaut und zur Systemanalyse der Demonstratoren genutzt.