Reliable Operation of Inverter-Dominated ICT-Reliant Energy Systems — from Centralized Structures to Agent-Based Decentralized Control

Das Ziel dieses Vorhabens ist es, eine integrierte, mehrschichtige Architektur für die Netzregelung von umrichterdominierten Energiesystemen zu entwickeln, die übergeordnete Regelungs- und Optimierungsziele für verschiedene Ebenen des Energienetzes aufgreift, mittels eines agentenbasierten Kommunikations- und Steuerungssystems verarbeitet und an unterlagerte, umrichterbasierte Erzeuger und Verbraucher sowie Netzregelstationen verteilt, die jeweils einzelne Regelaufgaben übernehmen. Gleichzeitig erfassen bzw. identifizieren die verteilten Einheiten (Umrichter) Informationen über den Systemzustand des Netzes und reichen sie an das Agentensystem weiter, das diese Informationen aggregiert und daraus ein aktuelles und konsistentes Bild vom Zustand der verschiedenen Netzebenen und -abschnitte zusammenstellt. Die Regelung und Optimierung des Netzbetriebs, darunter Lastfluss- sowie Spannungs- und Frequenzregelung, soll dabei dezentral vom Agentensystem durchgeführt werden. Auf diesem Weg werden inhärente Redundanzen des verteilten Systems automatisch genutzt, so dass eine höhere Robustheit/Resilienz gegenüber Kommunikationsfehlern oder Ausfällen von Systemkomponenten erwartet werden kann. Forschungsfragen, die auf Basis dieser mehrschichtigen Systemarchitektur mit ihrer hybriden Netzregelungsstruktur adressiert werden, betreffen die Qualität der verteilten Optimierung, die Auflösung von Reglerkonflikten, das Echtzeitverhalten und die Dynamik der resultierenden Netzregelung (die zum großen Teil auf Umrichtern basiert), die Identifikation von Netzparametern und -zuständen, das überlagerte System-Management zur Sicherstellung der Netzstabilität unter Berücksichtigung des Unbundling, sowie die hierarchische Struktur der Regelung unter Beachtung der Kommunikation zwischen den Ebenen.

Principal Investigators:

Prof. Dr. Lutz Hofmann
Prof. Dr. Sebastian Lehnhoff
Prof. Dr. Axel Mertens