Helmholtz-Programm (PoF IV): Energiesystemdesign (ESD)
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.
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| 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 Einspeisestationen erlaubt – in Kombination mit Tabellen zur Bevölkerungsverteilung 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 Softwaremodule für die eASiMOV-Toolbox (electrical grid Analysis, Simulation, Modeling, Optimization and Visualization) realisiert.
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| 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 (EDR: Electrical Data Recorder) entwickelt und im Stromnetz am KIT erprobt und betrieben.
Projekte: