Projektpartner
Das Institut für Elektrische Anlagen und Netze, Digitalisierung und Energiewirtschaft (IAEW) der RWTH Aachen University bearbeitet mit mehr als 90 wissenschaftlichen Mitarbeitern und Mitarbeiterinnen ein breites Themenspektrum an Forschungsfragen im Bereich der elektrischen Energieversorgung. Das Spektrum reicht von Materialien und Komponenten über fundamentale Energiesystemanalysen bis hin zu Konzepten der Digitalisierung und Sektorenkopplung in allen Netzebenen. Ein zentrales Forschungsthema am IAEW der RWTH Aachen ist die Analyse der Auswirkungen der zunehmenden Integration innovativer Betriebsmittel und leistungselektronischer Komponenten auf die Systemdynamik und -stabilität sowie die Entwicklung von Schutz- und Regelungskonzepten die Betriebsmittel und Systeme.
Für DemAnDS ist insbesondere das am IAEW gewonnen Wissen aus PROMOTioN hinsichtlich der Modellierung von Umrichtern und deren Regelung für EMT Simulationen und auch der Aufbau und die Erprobung der MMC Testbench zur Analyse von Regelungskonzepte für den DC-seitigen Betrieb eine ideale Grundlage um hiervon ausgehende detaillierte Analysen der AC-seitige Regelungskonzepte und Interaktion vorzunehmen.
Die RWTH, im speziellen das IAEW verfügt im Rahmen von Forschungsprojekten über langjährige Erfahrung und Kooperationen mit Netzbetreibern, Herstellern und Beratungsgesellschaften hinsichtlich der Auswirkungen zukünftig eingesetzter Komponenten und Regelungskonzepten auf die bestehenden Netze. Diese Tätigkeiten können intensiviert und ausgebaut werden, indem die im Forschungsprojekt entwickelten Modelle und Testverfahren angewendet und weiterentwickelt werden. Des Weiteren stellt der die Analyse von SEU in Kombination mit realitätsnahen Regelungseinheiten weiterer Netzkomponenten im „HVDC Test Bench“-Versuchsstand der RWTH einen wichtigen Schritt zu einer vollwertigen Versuchsumgebung für Konformitätsprüfung von Komponenten in zukünftigen Übertragungsnetzen dar. Somit kann eine noch intensivere Nutzung der Infrastruktur in zukünftigen Forschungs- und Entwicklungsprojekten mit Netzbetreibern und Herstellern erfolgen.
Mit ihren 20 Fakultäten vereint die Ruhr-Universität Bochum interdisziplinäre Forschung auf einem kompakten Campus. Ein Teil der interdisziplinären Forschungseinrichtung ist das Institut für Energiesystemtechnik und Leistungsmechatronik (EneSys), welches sich mit mehr als 15 wissenschaftlichen Mitarbeitern und Mitarbeiterinnen mit Forschungsfragen im Bereich der Erzeugung nutzbarer Energie aus regenerativen Quellen, wie Windenergie, Solarenergie und Geothermie sowie den mechatronischen Herausforderungen auf dem Gebiet der Elektromobilität befasst. Umfassende Kenntnisse im Bereich der Mess- und Regelungstechnik sowie der Signalanalyse insbesondere im Umfeld leistungselektronischer Systeme runden das Profil ab.
Ein besonderer Forschungsschwerpunkt liegt auf dem Bereich der Netzintegration von erneuerbaren Energien, für den mehrere Versuchsstände errichtet worden sind, sowie im Bereich von Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungssystemen (HGÜ). Ein HGÜ-Versuchsstand mit vier unabhängig geregelten MMC-Kopfstationen (je 50 kVA Leistung) mit einer diskret aufgebauten Nachbildung der Leitungseigenschaften der DC-Übertragungsstrecke ermöglicht umfangreiche realitätsnahe Messungen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der Untersuchung dynamischer Vorgänge, so z.B. bei Lastwechsel oder bei Netzstörungen wie Kurzschlüssen.
Das Projekt trägt wesentlich zur stetigen Weiterentwicklung des Wissens und der Laborinfrastruktur im Umfeld der HGÜ-Übertragung bei. Die Ruhr-Universität Bochum erweitert ihre Kompetenz im Bereich der Übertragung und Verteilung elektrischer Energie mittels Gleichstrom stetig, dieses Projekt leistet dazu einen wesentlichen Beitrag. Der oben genannte HGÜ-Versuchsstand wird so ergänzt und aufbereitet, dass verifizierte digitale Modelle mit quasistandardisierter Schnittstelle bereitstehen, ein sogenannter „digitaler Zwilling“. Unterschiedliche Regelungsverfahren bilden die Diversifizierung im realen Umfeld nach und ermöglichen eine Interaktionsanalyse und damit eine Bewertung von Regelungsverfahren auf der AC- und DC-Seite von HVDC Übertragungssystemen, sowohl in verschiedenartigen Simulationen als auch zur Verifikation am Versuchsstand.
Die Avasition GmbH ist ein 2010 gegründetes Unternehmen mit Sitz in Dortmund und aktuell einer Teamgröße von sieben Mitarbeitern. Ein Schwerpunkt der Arbeit von Avasition ist die Entwicklung hoch-qualitativer Regelungsalgorithmen auf allen Ebenen (z.B. IGBT-nah auf FPGA-Ebene, Umrichternahe Regelung, überlagerte Regelung) für leistungselektronische Anlagen. In diesem Zusammenhang wurden zwei Patente erfolgreich angemeldet, die die zeitvariante Charakteristik selbstgeführter Umrichter für die verbesserte Beobachtung und Regelung der Umrichter verwendet. Ein zweiter Schwerpunkt ist die detailgetreue Modellierung und Simulation kompletter Netzwerke mit hohem Anteil leistungselektronischer Anschlussnehmer (wie z.B. Windparks) u.a. unter Einbeziehung der realen Anlagenregelungen der jeweiligen Hersteller. Auf Basis dieser beiden Schwerpunkte wurde mit dem Aufbau der Echtzeitfähigen Analysatoren ein dritter Schwerpunkt geschaffen. Auf der eigens dafür entwickelten Hardware werden die bereits zuvor vorhandenen Regelungen und Modelle auf FPGA und Mikroprozessoren zu kompletten Systemen zusammengefügt. Damit wurden bereits erfolgreich diverse Probleme real existierender Anlagen (z.B. niederfrequente Schwingungen) und der Zusammenhang mit der Regelung nachgebildet. Mit diesen drei Schwerpunkten wird Avasition einen Beitrag zu den beschriebenen Inhalten leisten und dabei u.a. die Modelle erstellen, implementierte Regelungen bereitstellen und die Untersuchungen in Echtzeit ermöglichen.
TenneT ist einer der führenden Übertragungsnetzbetreiber in Europa. Mit rund 23.000 Kilometern Hoch- und Höchstspannungsleitungen in den Niederlanden und Deutschland bietet TenneT eine zuverlässige und sichere Stromversorgung für 41 Millionen Endverbraucher. TenneT‘s Kernaufgaben bestehen aus Übertragungsdienstleistungen, Systemdienstleistungen und der Förderung des europäischen Strommarktes. Sie ergeben sich aus dem Auftrag als Netzbetreiber nach dem niederländischen Elektriciteitswet (E-wet) und dem deutschen Energiewirtschaftsgesetz (EnWG). TenneT beschäftigt über 4.500 Mitarbeiter und ist einer der größten Investoren in die nationalen und internationalen Stromnetze an Land und auf See. TenneT plant und betreibt HGÜ-Interkonnektoren und HGÜ-Systeme zum Anschluss von Offshore-Windparks. Weitere On- und Offshore HGÜ-Projekte sind derzeit in der Entwicklung.
TenneT plant bei erfolgreichem Nachweis die Verbreitung der Standardschnittstelle zunächst im deutschen und anschließend im europäischen Umfeld (u.a. Entso-E). Dies dient der Harmonisierung und Stärkung der Koordination deutscher und europäischer Ausbau-planungen durch die Schaffung einer gemeinsamen Planungsbasis. Diese ist zur Sicherstellung eines stabilen Netzbetriebes und damit der Beschleunigung der Energiewende notwendig. Langfristig soll Planungssicherheit in Bezug auf eine nachhaltige Modellierung von HGÜ-Systemen, der Durch-führung von Interaktionsstudien für HGÜ-Systeme und für die Planung von Multiterminalsystemen mit mehr als einem Hersteller erreicht werden.
TransnetBW betreibt das Strom-Übertragungsnetz in Baden-Württemberg. So sichert TransnetBW die Stromversorgung von rund elf Millionen Menschen und einer vitalen Industrie im Südwesten, in Deutschland und in Europa. Das Unternehmen schafft die Infrastruktur der Energiewende, indem das Stromnetz instand gehalten, optimiert und bedarfsgerecht ausgebaut wird. Alle Akteure am Strommarkt können dieses Netz diskriminierungsfrei und zu marktgerechten Konditionen nutzen. Darüber hinaus leistet das Übertragungsnetz einen wichtigen Teil des deutschen und europäischen Stromtransports. 35 Kuppelstellen integrieren das Netz von TransnetBW in das nationale und europäische Verbundnetz. Gemeinsam mit den angrenzenden Verbundpartnern in Deutschland, Frankreich, Österreich und der Schweiz stellt die Netzbetreiberin so auch die für den grenzübergreifenden Stromtransport erforderlichen Übertragungskapazitäten zur Verfügung.
Der Übertragungsnetzbetreiber 50Hertz Transmission GmbH verdankt seinen Namen der Netzfrequenz des europäischen Elektrizitätssystems. Aufgabe von 50Hertz ist es, diese Frequenz zu jedem Zeitpunkt stabil zu halten und so rund um die Uhr die Stromversorgung von 18 Millionen Menschen im Netzgebiet zu sichern. Mit rund 1400 Mitarbeitenden sorgt 50Hertz für den Betrieb, die Instandhaltung, die Planung und den bedarfsgerechten Ausbau des 220- und 380-kV-Übertragungsnetzes in Brandenburg, Mecklenburg-Vorpommern, Sachsen, Sachsen- Anhalt und Thüringen sowie den Stadtstaaten Berlin und Hamburg.
In der Regelzone von 50Hertz werden die stetig ansteigenden Mengen an Erneuerbaren Energien vollständig aufgenommen, in die Übertragungs- und Verteilnetze eingespeist und zu den Verbrauchern transportiert. Gleichzeitig erfolgen aber auch die Aufnahme der überschüssigen erneuerbaren Energien aus den Verteilnetzen und die Weiterleitung in die Lastzentren der benachbarten deutschen Regelzonen. Die Schaffung der benötigten Infrastruktur ist dabei ebenso wichtig, wie die Führung des elektrischen Gesamtsystems. 50Hertz ist führend bei der sicheren Integration Erneuerbarer Energien: Es ist unser Ziel, bis zum Jahr 2032 übers Jahr gerechnet 100 Prozent Erneuerbare Energien sicher in unser Netz und System zu integrieren.
Die Expertise des Bereichs der Strategischen Netzplanung von 50Hertz umfasst unter anderem Stabilitätsanalysen des deutschen Übertragungsnetzes und des kontinentaleuropäischen Verbundnetzes. Diese Analysen basieren auf umfassenden Kenntnissen der Modellierung von Betriebsmitteln und Erzeugungsanlagen sowie zugehörigen Stabilitätsbewertungsmethoden. Die Modelle und Methoden werden kontinuierlich weiterentwickelt und finden Anwendung in unterschiedlichen internen Anschlussprozessen und in nationalen und internationalen Studien zur Sicherstellung eines stabilen Netzbetriebs. Mit den so gewonnenen Erkenntnissen beteiligt sich 50Hertz aktiv bei der Erstellung nationaler und internationaler Normen und Netzanschlussregeln.
Mit dem Verbundforschungsprojekt DemAnDs möchte 50Hertz neue Erkenntnisse zur Dynamisierung EMT-rechenfähiger Datensätze gewinnen, die für die Stabilitätsbewertung zukünftiger umrichterdominierter Netze von elementarer Bedeutung sind. Vor allem die Erforschung eines konsistenten und automatisierten Prozesses zur Modellerstellung für Offline-Simulationen bis hin zu Echtzeit-Simulationen und HIL-Tests ist dabei von großem Interesse. Aufbauend auf dem entwickelten Prozess sowie den exemplarischen Datensätzen können kritische Einflussfaktoren auf die Systemstabilität identifiziert und neue Stabilitätsbewertungsmethoden erforscht werden.
Die Amprion GmbH ist einer von vier Übertragungsnetzbetreibern in Deutschland. Unser 11.000 Kilometer langes Höchstspannungsnetz transportiert Strom in einem Gebiet von Niedersachsen bis zu den Alpen. Dort wird ein Drittel der Wirtschaftsleistung Deutschlands erzeugt. Unsere Leitungen sind Lebensadern der Gesellschaft: Sie sichern Arbeitsplätze und Lebensqualität von 29 Millionen Menschen. Wir halten das Netz stabil und sicher – und bereiten den Weg für ein klimaverträgliches Energiesystem, indem wir unser Netz ausbauen. Rund 2.200 Beschäftigte in Dortmund und an mehr als 30 weiteren Standorten tragen dazu bei, dass die Lichter immer leuchten. Zudem übernehmen wir übergreifende Aufgaben für die Verbundnetze in Deutschland und Europa.
Durch die Zunahme von leistungselektronischen Betriebsmitteln, unterliegt das Netz starken Veränderungen. Aufgrund dieser Veränderungen wachsen die Herausforderungen unserer Kunden, einen sicheren und stabilen Betrieb der Netze zu gewährleisten. So ist es notwendig durch Prüfungen den Nachweis zu erbringen, dass die verbauten Schutzgeräte und verwendeten Schutzalgorithmen innerhalb des Schutzsystems mit den veränderten Netzstrukturen verlässlich funktionieren. Um diese Herausforderung zu meistern, entwickelt OMICRON innovative Prüflösungen, um seine Kunden bestmöglich zu unterstützen. Deshalb beteiligt sich OMICRON in dem Projekt DemAnDS einerseits durch die Entwicklung der digitalen Schnittstelle zwischen Echtzeitsimulationssystemen und einem Verstärker zur Prüfung von realen Schutzrelais (Hardware-in-the-Loop) und andererseits bei der Definition der Anforderungen an Schutzgeräte in Umrichter dominierten Netzen.
„Let’s
make tomorrow different today“ is our genuine commitment at Siemens Energy to all customers and employees on the way to a sustainable future. In our
Transmission Division we offer our customers products, solutions and services
to transfer energy efficiently ranging from expansion and replacing to
upgrading. We provide onshore and offshore High Voltage Direct Current (HVDC)
turnkey solutions. These are highly complex interconnector projects in a lot of
cases across 2 countries typically in the range of 300-500 MEUR. Currently we
are working on tenders in the US, Canada, Chile, India, Thailand, Malaysia, UK,
France, Italy and in Germany. A lot of other interconnectors are in other
countries/ regions are still in the pipeline.