2016-10-01  –  2021-04-30

2.554.654,00 EUR

Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen (SCAI), Sankt Augustin, Nordrhein-Westfalen

0324019A

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 der SCAI- und ITWM-Beiträge ist es, ganzheitlich die MathEnergy-Bibliothek voranzutreiben und über die Demonstratoren zur Analyse netzübergreifender Szenarien wesentlich beizutragen. Im Fokus beim ITWM und SCAI stehen Methoden und Software zur Modellreduktion, Metamodellierung und Abschätzung von Unsicherheiten durch semi-automatische Erzeugung und modellprädiktive Netzregelung. SCAI und ITWM erarbeiten mehrere prototypische Module für die MathEnergy-Bibliothek. Sie tragen zur Modellierung der Gas-, Strom- und sektorübergreifenden Netze bei. Mit Projektpartnern sowie den assoziierten Partnern erarbeiten SCAI und ITWM netzübergreifende hierarchische Modellierungs- und modellbasierte Monitoring-, Regelungs- und Bewertungskonzepte und Workflows für den Planungsbereich, Vorbereitungen für den Betrieb und Standardisierungsvorschläge für Modelle, Szenarien, Schnittstellen.