ENets

BMBF-Projekt: Stochastische Modellierung und Steuerung der Energienetze der Zukunft (ENets)

Projektbeschreibung

Kernelement des Projektvorhabens ist die Kombination stochastischer Modellierung des Strom- und Gasmarktes unter Berücksichtigung ökonomischer Grundsätze mit der Modellierung und Optimierung der Strom und Gasnetze unter Berücksichtiung physikalischer Grundsätze. Dabei soll eine Kopplung der bisher separat betrachteten Modellebenen Markt und Netz erfolgen. Die Entwicklung der Modelle wird gegenseitig abgestimmt, um ein algorithmisch effizientes Gesamtmodell zu entwickeln. Hierbei sind aus mathematischer Sicht folgende Fragestellungen zu betrachten:

• Entwicklung von Modellen und Algorithmen zur Integration stochastischer Eingangsgrößen in die physikalischen Netzmodelle für Strom und Gas,
• Integration preissensitiver Nachfrage (smart-grids) und volatiler Erzeuger (erneuerbare Energien) in Strommarktmodelle für den Day-Ahead- und den Intraday-Markt,
• Methoden zur Kopplung und operativen Optimierung des Strom- und Gasnetzes unter Berücksichtigung unsicherer Eingangsgrößen.

 Das Verbundprojekt ENets gliedert sich daher in vier Teilprojekte:

• TP 1: Stochastische Marktmodellierung
• TP 2: Modellierung der Mikrostochastik der Stromnachfrage am/nach dem Intraday-Markt
• TP 3: Kopplung der Gas- und Stromnetze
• TP 4: Resultierende Optimierungsprobleme

Gemeinsam mit den Industriepartnern innogy SE, Klafka und Hinz Energie-Informations-Systeme GmbH, Mark-E AG und Steag GmbH werden realitische Datensätze zur Modellentwicklung, -kalibrierung und -validierung untersucht.

Schlagwörter: Datengetriebene Modellbildung, Strom- und Gasnetze, Numerische Simulation, Optimierung

Projektpartner:

Dr. Andreas Wagner (Fraunhofer ITWM), verantwortlich für TP 1
Prof. Dr. Ralf Korn (TU Kaiserslautern), verantwortlich für TP 2
Prof. Dr. Michael Herty (RTWH Aachen), verantwortlich für TP 3
Prof. Dr. Simone Göttlich (Universität Mannheim), verantwortlich für TP 4 und Projektkoordinatorin

Projektmitarbeiter:

M.Sc. Ria Grindel (Fraunhofer ITWM)
M.Sc. Sema Coskun (TU Kaiserslautern)
M.Sc. Aleksey Sikstel (RWTH Aachen)
Dipl. math. Eike Fokken (Universität Mannheim)

Finanzierung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Programms “Mathematik für Innovationen” als Beitrag zur Energiewende

Laufzeit: 2018 – 2021

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• E. Fokken, S.Göttlich, O.Kolb – Modeling and simulation of gas networks coupled to power grids – Journal of Engineering Mathematics, Vol. 119(1), pp. 217–239, 2019.
• E. Fokken, S.Göttlich, O.Kolb – Optimal control of compressor stations in a coupled gas-to-power network – In: V. Bertsch, A. Ardone, M. Suriyah, W. Fichtner, T. Leibfried, V. Heuveline (Eds.): Advances in Energy System Optimization, ISESO 2018 Proceedings, pp. 67–80, 2019.