Optimaler Energiefluss in multimodalen zellularen Energiesystemen unter Berücksichtigung von Resilienzanforderungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Markus Wolfgang Zdrallek
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe ; Energieverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511806895

Hauptziel dieses Antrags ist die Untersuchung optimaler Energieflüsse innerhalb multimodaler zellularer Energiestrukturen (MZES) unter Berücksichtigung von Resilienzanforderungen. Unterziele des Antrags sind: 1. Entwicklung einer Definition von Resilienz für MZES und einer Beschreibung der Resilienzmerkmale von MZES. Die Resilienz von elektrischen Energieversorgungssystemen wurde in mehreren früheren Arbeiten untersucht, eine Definition von Resilienz für MZES wurde dabei jedoch nicht eingehend untersucht. Das erste Unterziel dieses Antrags besteht darin, die Resilienz von MZES zu definieren und die Merkmale von resilienten MZES zu bewerten. Um dieses Unterziel zu erreichen, werden u.a. die folgenden Forschungsfragen qualitativ bewertet: Welche Resilienzmerkmale können für MZES unter Berücksichtigung des zellularen Ansatzes berücksichtigt werden? Und welche Technologiemixe innerhalb von MZES haben jeweils die größten positiven und negativen Auswirkungen auf die Resilienz der MZES? 2. Entwicklung eines optimalen multimodalen Energieflussalgorithmus, der Energieflüsse hinsichtlich Kosteneffizienz optimiert und die Anforderungen an die Resilienz als Nebenbedingungen berücksichtigt Ausgehend vom aktuellen Stand des Simulationstools HElGa vom EVT besteht das zweite Unterziel darin, eine Betriebsoptimierung in HElGa zu integrieren, um den optimalen Betrieb von MZES analysieren zu können. Als nächster Schritt wird ein Algorithmus für optimale multimodale Energieflüsse (OMEF) entwickelt. Ein solcher Algorithmus berücksichtigt multimodale Netzzustände sowie Resilienzanforderungen als Nebenbedingungen. 3. Untersuchung des entwickelten Algorithmus für optimale multimodale Energieflüsse in repräsentativen MZES. Der ursprüngliche OMEF wird für multimodale Energiesysteme ohne besondere zellulare Struktur entwickelt. Ein nächstes Unterziel besteht darin, einen solchen allgemeinen multimodalen Energieflussalgorithmus an die besonderen Eigenschaften von MZES anzupassen. Danach wird der OMEF-Algorithmus an repräsentativen MZES unter Berücksichtigung von verfügbaren Daten aus früheren Forschungsprojekten und unter Verwendung der erweiterten Version von HElGa untersucht. Die Untersuchung umfasst u.a. die folgenden Forschungsfragen: Welche zusätzlichen Nebenbedingungen, die sich aus der lokalen Energieausgleich der multimodalen Energiezellen (MEZ) von MZES ergeben, sind zu berücksichtigen? Welche zusätzlichen Restriktionen ergeben sich aus dem horizontalen und vertikalen Energieaustausch zwischen MEZ von MZES? Und wie können diese Restriktionen mathematisch beschrieben werden? 4. Bewertung der Auswirkung von Resilienzanforderungen auf den optimalen Betrieb multimodaler zellulärer Energieflüsse. Das letzte Unterziel dieses Antrags besteht darin, die Auswirkungen der Resilienzanforderungen auf den optimalen Betrieb des repräsentativen MZES zu bewerten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen