Intelligente Energieverteilungsnetze durch Anwendung innovativer dezentraler Erzeuger-, Speicher-, Informations- und Kommunikationssysteme (EDISON)

1. ZielsetzungIm Leitprojekt "EDISON" wird der Einsatz neuer Erzeugungstechniken in elektrischen Energieversorgungsnetzen systemtechnisch untersucht. Dafür werden an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Lehrstuhl Elektrische Netze und alternative Elektroenergiequellen, sowohl für Batteriespeicher als auch unterschiedliche dezentrale Erzeugungseinheiten wie BHKW, Windkraftanlagen, Photovoltaikanlagen und Brennstoffzellen mathematische Modelle für übliche Planungssoftware (z.B. NETOMAC) erarbeitet. Die Modelle sollen jeweils sowohl das Langzeitverhalten (min…d -Bereich) als auch das Kurzzeitverhalten (ms-Bereich) abbilden, so daß sowohl transiente Vorgänge als auch langzeitiges Zusammenwirken der Anlagen mit dem elektrischen Netz untersucht werden können.Mit den Modellen können Einsatzszenarien für diese Betriebsmittel abgeleitet und anhand dynamischer Simulations-rechnungen Standorte der optimalen Netzanbindung, die Optimierung des Netz-betriebs und Netzrück-wirkungen untersucht werden. Die Simulationen werden auf der Basis von Netzausbauszenarien eines ausgewählten zu projektierenden Versorgungsnetzes durchgeführt. 2. ArbeitsprogrammAus von anderen Projektpartnern bereitgestellten Meßdaten und Charakteristika der einzelnen Betriebsmittel werden die Parameter der mathematischen Modelle bestimmt. Hierfür werden zunächst die Strukturen der Modelle festgelegt (Ordnung des Modells, Regelungsmechanismen, notwendige Genauigkeit). Gegebenenfalls werden auch Untersuchungsprogramme erarbeitet, die zur zweckmäßigen Er-gänzung der Datensätze führen. Für jede Anlage teilt sich der Modellbildungsprozess in folgende Abschnitte:1. Überprüfung der Daten und Charakteristika2. Auswahl der Modellbasis und geeigneter Modellierungsverfahren3. Bestimmung der Modellparameter durch Identifikation4. Modellanpassung an die Simulationssoftware, Implementation und Testberechnungen 3. Aktueller Stand der ArbeitenIm Berichtszeitraum wurden zunächst die Charakte ristika der Modelle für die unterschiedlichen Zeitbereiche und unterschiedliche Erzeugungsanlagen und Speicher überprüft. Die Charakteristika der Modelle und der Modellbildungsprozess selbst wurde standardisiert, um ein kompaktes Werkzeug für Netzberechnungen zu schaffen und spezifische Anforderungen der verwendeten Software zu berücksichtigen. Für jedes Modell wurde eine Schnittstelle zum Dezentralen Energie Management System (DEMS) entwickelt, um Netzbetriebsvarianten auch bzgl. der Betriebskosten simulieren und minimieren zu können, da eine Hauptfragestellung des Projektes sich auf die Funktionalität des Netzwerkes und seine Wirtschaftlichkeit bezüglich der Einbindung dezentraler Erzeugungseinheiten bezieht.Zur Erfüllung der o.g. Bedingungen haben die Modelle somit eine dreidimensionale Struktur bekommen: Die Hauptoberfläche des Modells besteht jeweils aus einer physikalischen Modellbeschreibung, die hauptsächlich auf mathematischen Gleichungen basiert und die zentrale Struktur jedes Modells bildet. Das physikalische Modell wird in seine spezifischen Umgebungsbedingungen eingebettet, wie z.B. in die thermischen und elektrischen Anforderungen an eine Haushaltsbrennstoffzelle. Die Umgebungsanforderungen stellen wiederum neue Anforderungen an die Modellstruktur, insbesondere bezüglich der Nachbildung eines Regelsystems. Die physikalische Oberfläche bildet zusammen mit dem Umgebungssystem die zweite Ebene - die interne Betriebsoberfläche der dezentralen Erzeugungseinheit. Die dritte Modelloberfläche - die Schnittstelle zum elektrischen Netz - wird in den meisten Fällen als Wechselrichtermodell zusammen mit einem Netztransformator nachgebildet und schließt damit die Struktur des Langzeitmodells ab.Im Berichtszeitraum wurden einerseits im Vorjahr erstellte Modelle wie das der Brennstoffzellenanlage und der Batteriespeicheranlage erweitert und optimiert, und andererseits Modelle für Windkraftanlagen und Photovoltaikanlagen erarbeitet und implementiert. Alle Mod