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Projektbeschreibung

Eine verlässliche Stromversorgung ist essentiell für das Funktionieren unserer modernen Gesellschaft. Um die ehrgeizigen Klimaziele zu erreichen, werden im Rahmen der Energiewende neue, oft geographisch heterogene und zeitlich fluktuierende Erzeuger ins Netz integriert. Durch das komplexe Wechselwirken mit anderen Mechanismen wie Handel, geplanten Reparaturen, Infrastruktur-Ausfällen und so weiter steigt daher das Risiko von Instabilitäten, fluktuationsgetriebenen Überlastungen und kaskadierenden Ausfällen. Zusätzlich werden Wind- und Solar-Anlagen oft an Mittel und Niederspannungsnetze angeschlossen, für die nicht immer sämtliche Netzdaten vorliegen. Weiter verlieren Netze durch die Energiewende synchronisierende Massen und werden vermehrt von Wechselrichtern dominiert.

In dem Projekt soll daher eingehend durch Integration von Aspekten der Nichtlinearen Dynamik von Netzen zu praxisnahen Lösungen dieser Herausforderungen gearbeitet werden. Insbesondere werden wir dazu die Risiken und Auswirkungen von Fluktuationen untersuchen, wie sie beispielsweise durch erneuerbare Erzeuger und Stromhandel im Netz hervorgerufen werden. Hierzu analysieren wir gleichermaßen tägliche Fluktuationen aber auch besonders gefährliche Extremereignisse mittels fortgeschrittener stochastischer Theorien und Datengetriebener Analyse. Um ein kollektives Versagen von Netzen zu verhindern, benötigen wir vor allem genau Kenntnis über die Struktur des Stromnetzes, aber auch dessen aktuellen Zustand. Dazu entwickeln wir spezifische Rekonstruktionsmethoden, um sowohl die Topologie zu ermitteln, als auch den Netzzustand zu schätzen. Schließlich implementieren wir diese theoretischen Ergebnisse in Algorithmen in einem frei verfügbaren Softwarepaket.

Projektdaten