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Energiesystem-Modellierung, -Simulation, -Analyse und -Regelung

Energiesystem-Modellierung, -Simulation, -Analyse und -Regelung
Ansprechpartner:

Dr. Uwe Kühnapfel,
Dr. Timm Faulwasser 

Projektgruppe:

Simulation und Visualisierung, Advanced Control

Förderung:

HGF POF III

Partner:Programm SCI:
Institute im KIT-DLCL Energie, SCC (LSDF, Hadoop, HC3), FM (Messnetz)
Drittmittelprojekte:
EnergyLab 2.0, ES-2050, Landesstiftung BW (Doktorand)
Industrie:
EnBW (TransnetBW, Netze-BW), SWKA

Beschreibung:

Ziel der Arbeiten ist die Entwicklung von Methoden, Programmen und Geräten zur Modellierung, Simulation und Analyse von Energienetzen mit thematischem Schwerpunkt Stromnetze .

Netzmodellierung. Als Grundlage für alle weiteren Arbeiten (Simulation, Analyse) werden elektrische Transport- und Verteilnetze modelliert. Dabei werden Modelle von Insel- und Industrienetzen (z.B. KIT-CN), regionale Verteilnetze (Stadtnetz Karlsruhe, Essen, Baden-Württemberg), sowie von überregionalen Übertragungsnetzen (Verbundnetz Deutschland, Europa) generiert.

 Stromnetz  Geographische Verteilung
 Abb.1: Stromnetz Deutschland. Dargestellt sind HöS- und HS-Freileitungen und Erdkabel, sowie HGÜ-Strecken (Stand: April 2016).  Abb.2 Geographische Verteilung der Windkraftanlagen in Deutschland, dargestellt für die Verbandsgemeinden.

 

Zur Modellierung der Generatoren werden u.a. die BNA-Kraftwerksliste und das EE-Anlagenregister (ca. 1.56 Mio. Einzelanlagen) verwendet. Die geographisch genaue Modellierung der Einspeise¬stationen erlaubt - in Kombination mit Tabellen zur Bevölkerungs¬verteilung und Stromverbrauch auf Kreis- oder Gemeindeebene – die Netzsimulation..
Simulation. Zur Netzsimulation (z.B. Lastfluss, Einhaltung der Betriebsmittel-Grenzparameter, Störfallanalyse, n-1 Sicherheit) werden sowohl die in der Fachwelt verbreiteten Open-Source und kommerziellen Programme (GridLab-D, DigSILENT, NEPLAN, PSS/SINCAL) eingesetzt, als auch eigene Softwaresysteme entwickelt. Für die Modellierung (ePowMod) und die web-basierte Datenverwaltung und -visualisierung (ePowVis) der Simulationsmodelle werden in der Softwaremodule für das eASiMOV-Toolbox (electrical grid Analysis,
Simulation, Modeling, Optimization and Visualization) realisiert.

 eASiMOV-Modell Karlsruhe  Zeitreihenbasierte Lastflussanalyse mit eASiMOV
 Abb.3: eASiMOV-Modell Karlsruhe (110 kV Ebene)  Abb.4: Zeitreihenbasierte Lastflussanalyse mit eASiMOV

 

Messung, Datenarchivierung und -analyse. Zur hochfrequenten, zeitsynchronen Erfassung von Zeitreihen im elektrischen Verteilnetz wurden Messgeräte (E.DR: Elecrical Data Recorder) entwickelt und im Stromnetz am KIT erprobt und betrieben.