Die Energiewende geht einher mit einer zunehmenden Durchdringung der Netze mit volatilen Erzeugern (erneuerbare Energien), flexiblen Abnehmern (E-Mobilität) und teilweise neuartigen Energiespeichern (Batterien, Wärmespeicher). Diese führt - neben dem beschleunigten Handel an den Strombörsen - zu neuen Herausforderungen und Möglichkeiten im Betrieb der Stromnetze. In Kombination mit dem gleichzeitigen Ausbau der Netze durch neue Steuerungselemente unter dem Sammelbegriff Flexible AC Transmission Systems (FACTS) sowie durch neue Leitungselemente wie der Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) bieten sich Flexibilitäts- und Effizienzsteigerungspotentiale, die mit der traditionellen, halbautomatisierten Systemführung der Netzbetreiber kaum nutzbar sind. Für eine vollautomatisierte Steuerung, die diese Potenziale heben kann, benötigt es neue mathematische Verfahren und Konzepte, um die komplexen Wechselwirkungen vom Höchstspannungsnetz der TenneT TSO GmbH über das Verteilnetz der ENSO NETZ GmbH bis zum Microgrid zu beherrschen. Letzteres gehört zum Mittel- und Niederspannungsbereich, dafür bietet die Venios GmbH Steuerungs- und Simulationssoftware an. Das allgemeine Interesse an dieser Fragestellung belegt die Unterstützung des Energy Saxony e.V. bei Öffentlichkeitsarbeit und Verwertung der Ergebnisse. Ziel ist es, mathematische (Optimierungs-) Verfahren zu entwickeln, um die Flexibilität innerhalb und zwischen den einzelnen Netzebenen in der Lastflussoptimierung auszunutzen und Unsicherheiten zu kontrollieren. Dazu bedarf es einer Fokussierung auf die wesentlichen Kernelemente (Modellreduktion), um mathematisch handhabbare Modelle der multiskalen Systeme zu generieren. Dieser Ansatz erlaubt es bei gleicher Infrastruktur, den stabilen Betrieb unter Hebung der Effizienzpotentiale aller beteiligten Netzwerksysteme zu realisieren. 

Weitere Informationen finden Sie unter: https://konsens.github.io/

Teilprojekte

• 05M18SIA | Teilprojekt 1: Verteilte Optimierung und Regelung für Microgrids | Technische Universität Ilmenau
• 05M18EVA | Teilprojekt 2: Modellreduktion bei Flexibilitätsinformation | Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme
• 05M18OCA | Teilprojekt 3: Modellanalyse und Regelung | Technische Universität Chemnitz
• 05M18OCA | Teilprojekt 4: Gemischtganzzahlige und semidefinite Lastflussoptimierung | Technische Universität Chemnitz

Publikationen

• Sauerteig, P., Jiang, Y., Houska, B., & Worthmann, K. (2020). Distributed Control Enforcing Group Sparsity in Smart Grids. In Proceedings of the 21st IFAC World Congress, Berlin, Germany, 2020. URL https://arxiv.org/abs/2002.03393 (accepted)

• Sauerteig, P., & Worthmann, K. (2020). Towards multiobjective optimization and control of smart grids. Optimal Control Applications and Methods, 41(1), 128-145. DOI 10.1002/oca.2532. URL https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/oca.2532

• Baumann, M., Grundel, S., Sauerteig, P., & Worthmann, K. (2019). Surrogate models in bidirectional optimization of coupled microgrids. at-Automatisierungstechnik, 67(12), 1035-1046. DOI 10.1515/auto-2019-0075. URL https://www.degruyter.com/view/j/auto.2019.67.issue-12/auto-2019-0075/auto-2019-0075.xml

• Grundel, S., Sauerteig, P., & Worthmann, K. (2019). Surrogate Models For Coupled Microgrids. In Progress in Industrial Mathematics at ECMI 2018 (pp. 477-483). Springer, Cham. DOI 10.1007/978-3-030-27550-1_60. URL https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-27550-1_60