Forschungsprofil des Fachgebiets Elektrische Energieversorgung

Die Forschungsthemen des Fachgebietes Elektrische Energieversorgung orientieren sich an den Herausforderungen, die an das Elektroenergiesystem im Rahmen der Energiewende mit dem Ausbau der Erneuerbaren Energien, dem Kernenergie- und Kohleausstieg und der Verkehrswende mit dem Ausbau der Elektromobilität gestellt werden und an dem dadurch veränderten Systemverhalten.

MODELLIERUNG UND SIMULATION VON ELEKTROENERGIESYSTEMEN

  • Modellierung von konventionellen und modernen Betriebsmitteln und Reglern in elektrischen Energieversorgungssystemen für stationäre Betriebszustände sowie für RMS- und EMT-Simulationen
  • Entwicklung von frei parametrisierbaren integrierten Übertragungs- und Verteilnetzmodellen auf Basis synthetischer Verteilnetzmodelle
  • Untersuchung stationärer Systemzustände
  • Quasistationäre Simulationen ausgedehnter Energieversorgungsnetze (RMS-Simulationen)
  • Transiente Simulationen des Elektroenergiesystems (EMT-Simulationen)
  • Effiziente Simulation von Elektroenergiesystemen mit Hilfe empirischer sowie mathematischer Ordnungsreduktionsmethoden

OPTIMIERUNG DER NETZPLANUNG UND DES SYSTEMBETRIEBS

  • Modellierung, Näherung, Konvexifizierung, Relaxierung und Lösung von linearen, quadratischen und allgemein nicht-linearen Optimierungsproblemen aus dem Bereich der elektrischen Energieversorgung unter Berücksichtigung verschiedener Zielfunktionen und Nebenbedingungen sowie gemischt-ganzzahliger Variablen und diskreter Entscheidungslogiken
  • Kraftwerkseinsatz- und Redispatchoptimierung in Energie- und Regelleistungsmärkten, wirtschaftliche Optimierung der Regelleistungs-Aktivierung
  • Security Constrained Optimal Power Flow unter Berücksichtigung von Schaltzuständen von Leitungen, Transformatoren
  • Optimierte Netzplanung für Verteilnetze
    • Entwicklung von kurz-, mittel- und langfristigen kostenoptimierten Netzausbaustrategien unter Berücksichtigung zukünftiger Versorgungsausgaben und vorhandener Netzinfrastruktur
    • spannungsebenenübergreifende Netzplanung in der Hoch- und Mittelspannungsebene
    • Enwicklung von innovativen Planungskonzepten zur Reduzierung des konventionellen Netzausbaubedarfs
    • Standortoptimierung von Umspannwerken

FREQUENZREGELUNG UND NETZREGELVERBUND

  • Frequenzstabilität mit Untersuchung der Frequenzregelung in Stromnetzen unter der Herausforderung einer zunehmenden Verdrängung konventioneller thermischer Großkraftwerke und einer erhöhten Durchdringung mit volatilen Einspeisungen aus erneuerbaren Energien über Wechselrichter
  • Simulation der Frequenzregelung und der Regelleistungsbereitstellung im Netzregelverbund unter Berücksichtigung eines Engpassmanagements
  • Wirtschaftliche Optimierung der Regelleistungs-Aktivierung

STROMMARKTSIMULATION

  • Modellierung und Simulation des kontinental europäischen Verbundnetzes in einer integrierten Netz- und Energiemarksimulation
  • Beurteilung und Bewertung technischer und wirtschaftlicher Einflüsse sowie ihrer Auswirkungen auf den europäischen Strommarkt
  • Evaluierung der Übertragungsnetze für aktuelle und zukünftige Ausbau- sowie Erzeugungs- und Lastszenarien
  • Planung von Netzausbaumaßnahmen unter Berücksichtigung aktueller Prognosen für die Entwicklung des europäischen Verbundnetzes und Ableitung von Handlungsempfehlungen

KURZSCHLUSSSTROMBERECHNUNG

  • Einfluss von leistungselektronischen Betriebsmittel/Erzeugungsanlagen auf das Kurzschlussstromniveau, die Kurzschlussstromkenngrößen sowie den Kurzschlussstromzeitverlauf
  • Analyse der Auswirkungen auf die Anwendung der Kurzschlussnorm IEC 60909 und auf die darin beschriebene vereinfachte Berechnung der Kurzschlussstromkenngrößen mit Hilfe von Faktoren und der zentralen Kenngröße Anfangs-Kurzschlusswechselstrom

OBERSCHWINGUNGS- UND NETZRESONANZANALYSE

  • Modale Resonanzanalyse (RMA): Berechnung von Parallel- und Serienresonanzen in Stromnetz mit den zugehörigen Partizipationsfaktoren und Sensitivitätsanalyse
  • Allokation der Oberschwingungsstrompegel und -spannungspegel nach IEC und VDE
  • Analyse der Auswirkungen des Netzausbaus auf das Resonanzverhalten der Stromnetze und die Allokation der Oberschwingungsstrompegel und -spannungspegel

NETZINTEGRATION VON UMRICHTERANLAGEN

  • Untersuchung und Bewertung von netzfolgenden, netzbildenden und netzstützenden Umrichter-Regelungskonzepten
  • Berechnung und Analyse der harmonischen Stabilität in Elektroenergiesystemen
  • Stabilitätsuntersuchungen und Beurteilung stabilitätsverbessernder Maßnahmen mittels RMS- und EMT-Simulationen
  • Synchronisationstechniken von Umrichteranlagen für symmetrische und unsymmetrische Betriebszustände
  • Entwicklung von Regelungskonzepten für den Fault Ride Through (FRT)

NETZ- UND SYSTEMAUSWIRKUNGEN DER E-MOBILITÄT

  • Analyse und Bewertung der Gleichzeitigkeit und Eigenschaften von Ladeprofilen nach Fahrzeugmodellen
  • Integration der E-Kfz in die Verteilnetze
    • Untersuchung und Entwicklung des Lademanagements hinsichtlich netzdienlichem Laden
    • Abschätzung des Netzverstärkungs- und -ausbaubedarfs
    • Analyse der Möglichkeiten der netzdienlichen Kombination mit erneuerbaren Energien
  • Prognostizierung der Netzauslastung und der Oberschwingungsbelastung durch steigende Integration von Ladeinfrastruktur in die Verteilnetze

KONTAKT

Prof. Dr.-Ing. habil. Lutz Hofmann
Professorinnen und Professoren
Prof. Dr.-Ing. habil. Lutz Hofmann
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