Regelung multimodaler Verteilnetze zur dezentralen Erbringung von Systemdienstleistungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Sören Hohmann; Professor Dr.-Ing. Thomas Leibfried
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe ; Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 360464149

Netzbetreiber gewährleisten eine hohe Qualität, Sicherheit und Zuverlässigkeit der elektrischen Energieversorgung heute durch fortlaufende Kontrolle und Eingriffe in die Netzbetriebsführung, um Frequenz, Spannung und Belastung des Netzes in den erlaubten Grenzen zu halten. Diese als Systemdienstleistungen bezeichneten Leistungen werden aktuell im Wesentlichen durch Großkraftwerke erbracht. Durch die Veränderung des Strommix hin zu mehr regenerativer Energie und dem dadurch ansteigenden Beitrag der unteren Netzebenen bei der Energieerzeugung müssen Systemdienstleistungen zukünftig sowohl verstärkt von diesen dezentralen regenerativen Erzeugern als auch von intelligenten Speichersystemen und Energieverbrauchern erbracht werden. Das in diesem Antrag vorgestellte Projekt untersucht einen neuartigen Ansatz zur stabilen dezentralen Regelung von multimodalen Energienetzen. Im Zentrum stehen Verteilnetze, die durch eine geeignete Kopplung von mehreren Energiedomänen (z.B. Strom, Gas, Wärme) so geregelt werden sollen, dass sie in der Lage sind, neben ihrer primären Aufgabe, der Versorgung der Verbraucher mit Energie, auch Systemdienstleistungen bereitzustellen. Hierbei soll ein dezentraler zellularer Ansatz verfolgt werden. Der Begriff Energiezelle beschreibt dabei ein autonomes Gebiet, in dem sich Netze mit Energieerzeugern und Verbrauchern unterschiedlicher Energiedomänen, wie beispielsweise Strom, Gas und Wärme, befinden. Weiterhin sind die einzelnen Zellen gekoppelt und sind weiterhin an einen übergeordneten Netzverbund gekoppelt. Sogenannte Zellkoordinatoren werden hierfür als spieltheoretische Regler eingesetzt, um die mit den umliegenden Zellen auszutauschenden Leistungsmengen auszuhandeln und gleichzeitig innerhalb der jeweiligen Zelle die unterlagerten Regler der kaskadierten Regelungsstruktur zu parametrieren. Die spieltheoretische Regelung verschiedener multimodaler Energiezellen und ihre Interaktion untereinander ist noch vollständig unerforscht. Die langjährige Erfahrung des IEH auf dem Gebiet der Energietechnik und die für diese systemische Fragestellung erforderlichen Kompetenzen des IRS ergänzen sich bei diesem Vorhaben optimal, um eine erstmalige quantitative und qualitative Untersuchung einer derartigen energietechnischen Zellstruktur und ihrer Regelung durchzuführen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1984: Hybride und multimodale Energiesysteme: Systemtheoretische Methoden für die Transformation und den Betrieb komplexer Netze