Formale Modellierung von Flexibilität in multi-Skalen multimodalen Energiesystemen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Hermann de Meer; Professorin Dr. Anke Weidlich
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe ; Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450860949

Für seinen stabilen und sicheren Betrieb benötigt das Elektrizitätssystem Flexibilität, d. h. die Fähigkeit, die Stromeinspeisung oder den Verbrauch als Reaktion auf Last- und Erzeugungsschwankungen zuverlässig anzupassen. Flexibilität ist im Zusammenhang mit verschiedenen Systemdienstleistungen erforderlich, z. B. für die Frequenz- und Spannungsregelung, für das Engpassmanagement oder für die wirtschaftliche Allokation von Energieressourcen. Ebenso können Marktteilnehmer die vorhandene Flexibilität für verschiedene Zwecke nutzen, z. B. zur Optimierung ihrer Energiebeschaffung oder ihres Eigenverbrauchs, zur Vermeidung von Ungleichgewichten oder zur Erzielung von Einnahmen auf Märkten für Flexibilitätsdienste. Die Flexibilitätsanforderungen des Systems einerseits und die Potentiale, eine solche Flexibilität durch verschiedene Ressourcen bereitzustellen andererseits, werden normalerweise getrennt voneinander ermittelt. Die Quantifizierung sowohl der Flexibilitätsanforderungen als auch des Potenzials zur Bereitstellung von Flexibilität ist sehr oft kontextspezifisch. Um jedoch den Flexibilitätseinsatz über Flexibilitätsarten und Systemebenen hinweg – sowohl in zeitlicher als auch in räumlicher Hinsicht – zu optimieren, sollte der Charakter der Flexibilität zusammen mit ihrer Nachfrage- und Angebotssituation so allgemein wie möglich modelliert werden. Dies erleichtert es, angesichts der Flexibilitätsanforderungen auf den verschiedenen Systemebenen die effizienteste Allokation von Flexibilitätsressourcen zu finden. Dieses Projekt zielt darauf ab, eine solche formale Beschreibung zu entwickeln und die Merkmale der verschiedenen Flexibilitätsoptionen für Optimierungswerkzeuge zugänglich zu machen, die ihren Einsatz koordinieren können. Die zu entwickelnde formalisierte Beschreibung soll mathematische Operationen erleichtern, mit deren Hilfe die erforderliche und verfügbare Flexibilität auf allen zeitlichen und räumlichen Skalen analysiert werden kann. Sie sollte auch die regionale Aggregation und die Differenzierung der Zeitskalen erleichtern, auf denen verschiedene Systemdienste verfügbar sein müssen. Es ist das Ziel, eine "Flexibilitätsalgebra" abzuleiten, die von Berechnungsmethoden für Computernetzwerke, wie z. B. der Network Calculus-Methode und ihrer Min-Plus-Algebra, inspiriert ist.

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