SPP 1984:
Hybride und multimodale Energiesysteme: Systemtheoretische Methoden für die Transformation und den Betrieb komplexer Netze
Fachliche Zuordnung
Informatik, System- und Elektrotechnik
Förderung
Förderung seit 2017
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 313504828
Das System der Energieversorgung besteht aus vernetzten, geografisch verteilten Strukturen, die hohen Sicherheits- und Zuverlässigkeitsstandards genügen müssen. Strom- und Gasnetze versorgen ganze Kontinente. Wärmenetze in Metropolen treten mit den Strom- oder Gasnetzen in Wechselwirkung. Informations- und Kommunikationssysteme zur Einsatzplanung und Netzsteuerung folgen diesen ausgedehnten Strukturen und gehen sogar über sie hinaus.Die Umstellung auf ein nachhaltiges und durch erneuerbare Energien geprägtes System verändert dessen Struktur und Verhalten. Zum Ausgleich der Volatilität erneuerbarer Energiequellen ist eine Vernetzung des Stromnetzes mit Pufferkapazitäten sowie mit den anderen Energieträgernetzen notwendig. Hierdurch entstehen multimodale Netze. Die elektrischen Netze werden ihre Struktur von reinen Drehstromsystemen hin zu gekoppelten Drehstrom-/Gleichstromnetzen ändern, so dass hybride Netze entstehen. Aus diesem doppelten Transformationsprozess ergeben sich völlig neue Anforderungen an die Regelung und Prozessführung des Gesamtsystems, weil sich dabei die Dynamik sowohl der vermehrt dezentralen und informationstechnisch koordinierten Energieerzeuger als auch der Verbraucher verändert und folglich das System als Ganzes neue Eigenschaften erhält. Gleichzeitig wird die Komplexität des Systembetriebs signifikant erhöht, weil zukünftig nicht nur eine Anpassung der Energieerzeugung an den aktuellen Verbrauch, sondern auch eine Steuerung der Verbraucher entsprechend dem aktuellen Energiedargebot notwendig ist.Ziel dieses interdisziplinären Schwerpunktprogramms ist es, neue systemtheoretisch begründete Konzepte für die Transformation des gegenwärtigen elektrischen Energiesystems hin zu informationstechnisch durchdrungenen, hybriden und multimodalen Netzen zu schaffen und damit einen Beitrag zur sicheren und resilienten Energieversorgung bei sich wandelnden Energiequellen und Versorgungsprinzipien zu leisten.Diese wissenschaftlichen Untersuchungen bedürfen eines Schwerpunktprogramms, weil Netz- und Anlagenbetreiber sowie Hersteller jeder für sich weder die Kapazität noch die Systemkompetenz für die Erarbeitung netz- und domänenübergreifender Konzepte haben. Andererseits besteht ein großes volkswirtschaftliches und politisches Interesse, den Wandel der Energieversorgung voranzutreiben.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Internationaler Bezug
Schweiz, USA
Projekte
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Entwicklung neuartiger Modelle und Regelungskonzepte für Multilevel-VSC Multiterminal HGÜ-Systeme zur Erhöhung der Stabilität angebundener AC- und DC-Netze
(Antragsteller
Luther, Matthias
)
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Entwicklung neuartiger Regelstrukturen und reduzierte Ersatzmodelle für hybride und multimodale Weitbereich-Energiesysteme
(Antragstellerin
Myrzik, Johanna M.A.
)
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Formale Modellierung von Flexibilität in multi-Skalen multimodalen Energiesystemen
(Antragstellerinnen / Antragsteller
de Meer, Hermann
;
Weidlich, Anke
)
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Holistische Methoden für die optimale Planung weiträumiger vernetzter hybrider und multimodaler AC/DC-Energiesysteme unter Unsicherheiten
(Antragstellerin
Myrzik, Johanna M.A.
)
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Konsistenter Entwurf von Regelungskonzepten zur Koordination verteilter Akteure im mehrschichtigen
Verbundnetz
(Antragsteller
Kurths, Jürgen
;
Raisch, Jörg
;
Schiffer, Johannes
)
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Koordinationsfonds
(Antragsteller
Rehtanz, Christian
)
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Loop Circle Arc Theory (LoCA) - Neue Methode zur umfassenden Bewertung von sektorübergreifenden und zellular organisierten Energiesystemen -
(Antragsteller
Schegner, Peter
)
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Mehrkriterieller Schwarzstart IKT-durchdrungener regenerativer Energiesysteme – Strom- und IKT-fehlertolerante Eindämmungsstrategien
(Antragsteller
Lehnhoff, Sebastian
;
de Meer, Hermann
)
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Neuartige Methode zur Bewertung der Resilienz smarter Energiesysteme
(Antragsteller
Lehnhoff, Sebastian
;
Rehtanz, Christian
)
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Neue Verfahren zur Bewertung der harmonischen Stabilität in öffentlichen Niederspannungsnetzen mit sehr hohem Anteil an verteilten Geräten mit Leistungselektronik
(Antragstellerinnen / Antragsteller
Meyer, Jan
;
Myrzik, Johanna M.A.
)
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Optimierung integrierter niederkalorischer bidirektionaler thermischer und elektrischer Netze - IntElHeat
(Antragsteller
Hamacher, Thomas
)
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Raum-Zeit-parallele Simulation multimodale Energiesystemen
(Antragsteller
Benigni, Andrea
;
Bolten, Matthias
;
Speck, Robert
)
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Regelung multimodaler Verteilnetze zur dezentralen Erbringung von Systemdienstleistungen
(Antragsteller
Hohmann, Sören
;
Leibfried, Thomas
)
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ResiServD - Resilienz in verteilten, multimodalen und IKT-basierten
Energiesystemen
(Antragsteller
Braun, Martin
;
de Meer, Hermann
)
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Robuster Reglerentwurf für Konverter-verbundene Ressourcen in Hybriden Stromnetzen unter Berücksichtigung der harmonischen Stabilität
(Antragsteller
Liserre, Ph.D., Marco
)
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Stochastische Optimierung für sicheren dynamischen Wechselstromlastfluss in hybriden multimodalen Energiesystemen unter Ungewissheit
(Antragsteller
Schultz, Rüdiger
)
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Systemtheoretische Analyse der Spannungsstabilität in leistungselektronisch
dominierten hybriden elektrischen Energiesystemen
(Antragsteller
Rehtanz, Christian
)
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Vermeidung von emergierenden Controller-Konflikten in multimodalen Smart Energy Systems
(Antragstellerin
Nieße, Astrid
)
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Verteilte dynamische Netzsicherheitssteuerung: Weiterführung eines Projekts in SPP1984
(Antragsteller
Mehrmann, Volker
;
Strunz, Kai
)
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Verteilte Optimierung in Smart Grids - Verlängerung des Forschungsvorhabens für die zweite Förderperiode des Schwerpunktprogramms SPP 1984
(Antragstellerinnen / Antragsteller
Tatarenko, Tatiana
;
Willert, Volker
)
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Zuverlässiger Betrieb umrichterdominierter und IKT-durchdrungener Energiesysteme -- von zentralen Strukturen zu agentenbasierter dezentraler Steuerung
(Antragsteller
Hofmann, Lutz
;
Lehnhoff, Sebastian
;
Mertens, Axel
)