Management der Einspeiseunsicherheit Grüner Energie zum kosteneffizienten und zuverlässigen Betrieb von Energieversorgungssystemen durch wahrscheinlichkeits-beschränkten, sicherheitsbeschränkten, optimalen Wechselstromlastfluss (ECHO)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Pu Li
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe ; Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 471229899

Das ECHO-Projekt legt seinen Schwerpunkt auf den sicherheitsbeschränkten (oder kontingentbeschränkten) optimalen Lastfluss (SCOPF) mit dem Ziel der Verbesserung der Entscheidungsfindung für die Tagesvorausplanung des Betriebs von Energieversorgungssystemen, d. h. eine kosteneffiziente und zuverlässige Betriebsplanung der Energieversorgung für jede Stunde des folgenden Tages bei gegebener Generatoreneinsatzplanung und einbezogenem Stromhandel zu gewährleisten. Hinzu kommt, dass Energieversorgungssysteme zunehmend mit unsicherheitsbehafteten Betriebsbedingungen infolge des steigenden Anteils fluktuierender Einspeisemengen aus erneuerbaren Energien konfrontiert sind. Die deterministische Version des SCOPF, die nur dem wahrscheinlichsten, vorhergesagten Szenario genügt, ist nicht länger geeignet, weil es entweder zu sub-optimalen oder zu unzuverlässigen/riskanten Betriebsbedingungen führen kann. Um diese Einschränkungen zu überwinden, wird das ECHO-Projekt einen neuen SCOPF-Ansatz entwickeln, der die Unsicherheiten per wahrscheinlichkeitsbeschränkter Optimierung behandeln wird, die erzwingt, dass die Betriebsbeschränkungen ein vom Nutzer vorgegebenes Wahrscheinlichkeitsniveau eingehalten wird. Dazu wird auf die Methode der Innere-Äußere-Approximation zurückgegriffen, die eine neue Methode auf dem Gebiet der wahrscheinlichkeitsbeschränkten Optimierung darstellt und durch die Antragsteller entwickelt wurde. Die sehr wenigen existierenden Arbeiten auf diesem Gebiet beruhen auf der fraglichen Wechselstromnetz-Modellapproximation als ein lineares Gleichstrom-Modell (seine optimalen Steuerungsaktionen können im realen Netzbetrieb nicht zulässig sein, weil Blindleistung und Netzknotenspannungsschwankungen nicht berücksichtigt werden) und werden nur auf niedrigdimensionale Systeme angewendet. Im Gegensatz zu diesen vorangegangenen Arbeiten ist das ECHO-Projekt so aufgebaut, dass zum ersten Mal das genaue, vollständige AC-Netzmodell eines mittelgroßen Energieversorgungssystems (z. B. auf Landesebene) verwendet und zu einem Fortschritt führen wird. Das Projekt wird umfassend die Aspekte und Auswirkungen der Anwendung der Wahrscheinlichkeitsbeschränkungen für das Sicherheitsmanagement erforschen. Das ECHO-Projekt wird demonstrieren, dass der umfangreiche SCOPF zum Sicherheitsmanagement von Elektroenergiesystemen unter Unsicherheiten tatsächlich möglich ist und zu einem besseren Kompromiss zwischen Optimalität und Zuverlässigkeit in Anwesenheit von großen Einspeisemengen an erneuerbaren Energien führen wird. Die Antragsteller erwarten, dass dieser Ansatz von Interesse für Universitäten, Unternehmen und auch Softwareentwickler sein wird. Er könnte ebenso die strategische Entscheidungsfindung der Netzbetreiber im Hinblick die Gewährleistung eines zuverlässigen Betriebs der Energieversorgungssysteme während der Energieumstellungsphase unterstützen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Luxemburg
• Partnerorganisation: Fonds National de la Recherche
• Kooperationspartner: Dr.-Ing. Florin Capitanescu