Sustainable Infrastructures for Renewable Energy Systems: Forschen

Forschungsthemen

Methoden und Modelle

• Agentenbasierte Strommarktmodellierung

Die agentenbasierte Strommarktsimulation mithilfe des Modells POWERACE ermöglicht die Abbildung von Gebots- und Investitionsverhalten und Strategien in den europäischen Strommärkten. Die resultierende Markträumung bildet zudem die Ausgangslage für die (Strom-) Netzanalysen.

• Betrieb und Planung integrierter Systeme

Mittels gekoppelter Planung und intergierten Betriebs von Strom-, Erdgas- und Wasserstoffnetzen werden deren Wechselwirkungen und Beitrag zum Gelingen der Energiewende analysiert. Besonderer Fokus liegt darauf wie die Allokation der Power-to-Gas-Anlagen ein kostengünstiges Systemdesign beeinflusst. Die Lösung der mathematischen Modelle zur Netzausbauplanung erfordern spezifisch zugeschnittene Verfahren, die in der Gruppe erforscht und entwickelt werden.

• Large-Scale (Non)linear Programming

Die detaillierte Modellierung großflächiger Elektroenergiesysteme, wie z.B. dem deutschen oder europäischen Übertragungsnetz, sowie die Fragestellung nach dessen kostenoptimalen, möglichst verlustarmen oder anderweitig optimalen Betrieb resultiert in komplexen, nichtlinearen, großskaligen Optimierungsproblemen. Neben der Herleitung und Implementierung möglichst realitätsnaher Modelle für die verschiedenen Komponenten des Systems stellt auch das Lösen der Optimierungsprobleme eine große Herausforderung dar, hierfür müssen moderne mathematische Verfahren genutzt und auf das jeweilige Problem angepasst werden.

• Flow-based Market Coupling

Basierend auf detaillierten Datensätzen des Kontinentaleuropäischen Stromübertragungsnetz (Core CCR) sowie Modellen zur regionalisierten Ausbauplanung von Erneuerbaren Erzeugungsanlagen ermöglicht das Modell Tango-FBMC eine Simulation des Flow-based Market Couplings, wie es in den Europäischen Strommärkten seit Mai 2015 anwendung findet. Besondere Beachtung findet hierbei die Berücksichtigung der Mindestübertragungskapazitäten (minRAM) nach dem Clean Energy Package, die Berücksichtigung der (n-1) Sicherheit sowie die Integration von einer Vielzahl von flexiblen Verbrauchern und Energiespeichern in das zukünftige Marktgeschehen zum jeweiligen Netzausbauszenario.