MENSSA - Simulationsplattform zur Modellbasierten Entwicklung einer dezentralen Smart Grid Steuerung mit geschichteten Autonomiekonzepten

01.01.2013 -

Abgeschlossen
TU München & Siemens AG

Name des Teilnehmers: Denis Bytschkow

Beschreibung des IT-Forschungsprojekts: Die politisch und gesellschaftlich gewollte Energiewende kann nur mit einem massiven Ausbau erneuerbarer Energien und der damit zusammenhängenden Infrastruktur erreicht werden. Wegen der schweren Regelbarkeit der dezentral erzeugten erneuerbaren Energien - vor allem Solar? und Windenergie - müssen einerseits aufwendige Maßnahmen, wie z.B. ein Vorhalt von großen Stand?By?Leistungen durch schnellstartende Gaskraftwerke, ergriffen werden, andererseits entstehen durch den Anschlusspunkt der erneuerbaren Energien in den Niederspannungsnetzen zusätzliche Anforderungen an die Koordination der Lasten im Verteilnetz. Daher bedarf es neben der Netzintegration der erneuerbaren Energien einer zusätzlichen Entwicklung eines intelligenten Lastmanagements und den Ausbau der dezentralen Speicherung. Aktuell sind die eingesetzten IKT?Architekturen im Energiebereich und die zugehörigen Kommunikationsprotokolle stark auf einen unidirektionalen Informationsfluss von unten nach oben (vom Endverbraucher oder der einzelnen Anlage zur Leitzentrale eines Netzes) und einen zentralisierten Steuerungsansatz ausgelegt. Mechanismen zur dezentralen Steuerung mit einer möglichst lokalen und (teil?)automatisierten Balancierung von Erzeugung, Speicherung und Verbrauch sind nicht vorhanden. Um Energienetze wirklich intelligent („smart“) zu machen, müssen Zustands?, Planungs? und Steuerungsinformationen in Echtzeit und in großer Genauigkeit und Zuverlässigkeit zur Verfügung gestellt werden, die eine genaue Überwachung und Steuerung des Netzes ermöglichen. Um diese Netze darüber hinaus auch zuverlässig stabil zu machen, müssen geeignete verteilte und hierarchische (teil?)autonome Steuerungsmechanismen bereitgestellt werden, die Schwankungen und Störungen möglichst lokal gegensteuern können.

IKT?Systemarchitekturen, die stark dezentrale logistische Prozesse mit hohen Anforderungen an Sicherheit und Stabilität bei gleichzeitiger Echtzeitfähigkeit gewährleisten können, kommen bereits in anderen Anwendungsgebieten, wie zum Beispiel digitalen Kommunikationsnetzen, vor. Die zentrale Eigenschaft solcher Architekturen ist dabei die verteilte hierarchische Grundarchitektur mit geschichteten Autonomiekonzepten.

Auf das intelligente Energienetz (Smart Grid) übertragen bedeutet dies, dass das Gesamtnetz als Netz von Teilnetzen zu verstehen ist, die ihrerseits wiederum in Teilnetze zergliedert sind. Jedes Teilnetz balanciert dabei intern durch Koordination von Erzeugung, Speicherung und Verbrauch seinen netzinternen Lastgang, um als möglichst stabiler Knoten seines übergeordneten Netzes zu agieren. Zusätzlicher Stabilisierungsbedarf (z.B. interne Erzeugungs? oder Lastspitzen), ebenso wie Stabilisierungsmöglichkeiten (z.B. interne Speicher), werden mit seinem übergeordneten Netz koordiniert. Ein Knoten kann dabei auf unterster Ebene das „intelligente Gebäude“ sein, ebenso kann dies auf höherer Ebene ein virtuelles Kraftwerk als Kombination verschiedener Erzeugungsformen, oder ein kommunales Verteilnetz sein.

Das Forschungsvorhaben MENSSA hatte das übergeordnete Ziel, eine modellbasierte Simulationsplattform speziell für die IKT intelligenter Energieversorgungssysteme zu entwickeln, um verschiedene Ansätze hinsichtlich verschiedener Regelungsstrategien mit einander vergleichbar zu machen. Dabei wurde angenommen, dass Prosumer die Interaktion weitgehend einem Agenten überlassen, die basierend auf Heuristikten/Policies selbstständig agieren.

Software Campus-Partner: TU München, Siemens AG

Umsetzungszeitraum: 01.01.2013 - 31.12.2014