Detailseite
Projekt
Vermeidung von emergierenden Controller-Konflikten in multimodalen Smart Energy Systems
Antragstellerin
Professorin Dr.-Ing. Astrid Nieße
Fachliche Zuordnung
Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme
Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme
Förderung
Förderung seit 2017
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 359941476
Vier Transitionstreiber kennzeichnen die aktuellen Entwicklungen bisher getrennter Energiesysteme zu multimodalen Smart Grid:- Elektrische Erzeugungskapazitäten verlagern sich von Großanlagen im Hochspannungsnetz zu kleinen Einheiten in Verteilernetzen mit stärkerer Anfälligkeit für Prognosefehler und größerer Unsicherheit im Betrieb. - Das Flexibilitätspotential kleiner Lasten kann ergänzend zum industriellen Lastverschiebungspotential erschlossen werden, um zur operationellen Stabilität des elektrischen Energieversorgungssystems beizutragen. - Autonome Regler für die Integration dezentraler Anlagen und zur Stabilisierung der elektrischen Netze werden auf allen Spannungsebenen in das System eingebracht.- Zusätzliche Flexibilitätspotentiale werden durch die Verknüpfung der bisher getrennt betriebenen Energiesysteme erschlossen. Die ersten drei Transitionstreiber erhöhen der Grad der Verteiltheit des Energiesystems bezogen auf Stromerzeugung, -nutzung und Netzbetrieb. Die Durchdringung des Energiesystems mit autonomen Controllern führt zunehmend zu einem verteilten adaptiven System. Neben den erwünschten Eigenschaften einer guten Skalierbarkeit und Selbst-Stabilisierung können auch ungewünschte Effekte auftreten: Autonome Regler können gegeneinander arbeiten, so dass es zu Oszillationen und anderen instabilen Systemzuständen kommen kann. Aus der Perspektive der Forschung an verteilten Systemen können Controller-Konflikte als unerwünschte Emergenz-Effekte verstanden werden, die sich in multimodalen Smart Grids noch verstärken können. Da Zuverlässigkeit und Resilienz wesentliche Eigenschaften für Energiesysteme sind, müssen Ansätze gefunden werden, die das Vertrauen in die entstehenden großskaligen adaptiven verteilten Systeme berechtigt erhöhen.Im hier vorgeschlagenen Projekt wird das entstehende multimodale Smart Grid als agentenbasiertes selbstorganisierendes System modelliert, um Controller-Konflikte zu identifizieren und in ihrer Genese zu untersuchen. So soll die Frage beantwortet werden, ob dieser Modellierungsansatz bei der frühzeitigen Identifizierung entstehender Controller-Konflikte eingesetzt werden kann.Das Projekt gliedert sich in die folgenden Forschungsarbeiten:- Modellierung eines exemplarischen verknüpften Energiesystems, bestehend aus Elektrizitäts- und Wärmekomponenten,- Modellierung autonomer Regler und relevanter Komponenten mit Hilfe eines agentenbasierten Ansatzes, der eine Architektur aus dem Bereich der agentenbasierten Kontrollansätze und eine Architektur aus dem Bereich der selbstorganisierenden Systeme kombiniert,- Deterministische Identifikation instabiler Systemzustände mit unerwünschten Emergenzeigenschaften mithilfe eines Ko-Simulationsansatzes,- Entwicklung von Metriken zur Identifikation instabiler Systemzustände als Folge von Controller-Konflikten,- Analyse der simulierten instabilen Systemzustände mithilfe der entwickelten Metriken zur frühzeitigen Identifikation entstehender Controller-Konflikte.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
