ExSyCo-Grid

Extended synchronization on complex networks and dynamic stability in future powergrids
 

Das Stromnetz ist eines der komplexesten menschengemachten Systeme der Welt. Die dynamische Stabilitätsanalyse beschäftigt sich zunächst hauptsächlich mit der Frequenzund Rotor-Winkel-Stabilität, das heißt der synchronen Bewegung der Rotoren aller Generatoren, welche notwendig ist, um den Normalbetrieb des Stromnetzes aufrechtzuerhalten. In den letzten Jahren wurden diese Stabilitätsfragen und die zugrundeliegenden dynamischen Gleichungen auch aus der Sichtweise der theoretischen Physik und nichtlinearen Dynamik als Synchronisationsphänomen studiert und hat dadurch zwei Forschungsgebiete zusammengebracht. Mit zunehmender Einwirkung von Leistungselektronik auf das Netz (zum Beispiel durch die umfassende Installation erneuerbarer Energiequellen und HGÜ-Leitungen) treten viele neue Stabilitätsprobleme auf, welche nicht nur Frequenz und Phase betreffen sondern auch die Spannung. Bei den Netzbetreibern in verschiedensten Ländern führt dies zu wachsender Besorgnis. Dieses Projekt bringt zwei führende Forschungsgruppen unterschiedlicher Disziplinen aus den Forschungsbereichen der komplexen Netzwerke und der Stromnetze zusammen, um das Konzept der Synchronisations-Stabilität zu verallgemeinern und die neu auftretenden dynamischen Phänomene zu erfassen. Durch Verwendung der Theorien nichtlinearer Dynamik und komplexer Systeme, werden wir allgemeine Gleichungen für die Wechselwirkungen einzelner Bauelemente und dem gesamten Netzwerk herleiten, wobei wir auf den physikalischen Gesetzen und für Wirk- und Blindleistungs-Transport sowie der Spannungsphase und -amplitude aufbauen. Hierdurch können die dynamischen Probleme zukünftiger Stromnetze als verallgemeinertes Synchronisations-Problem verstanden werden. Hierdurch kann der Einfluss der dynamischen Eigenschaften der einzelnen Knoten sowie der gesamten Netzwerksturktur auf die Stabilität des synchronisierten Zustandes untersucht werden. Mithilfe der Methoden komplexer Systeme und theoretischer Physik, werden wir sowohl spezifische kleinere Systeme als auch Systeme mit vielen Maschinen, welche vollständigen Stromnetzen entsprechen, analysieren. Die Resultate werden dazu beitragen, die grundlegenden physikalischen Mechanismen der Stromnetzstabilität aus Sicht der nichtlinearen Dynamik, sowie einer ganzheitlichen Perspektive zu verstehen.

Duration

Jul 01, 2019 until Jun 30, 2022

Budget

202600.0

Funding Agency

DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft

Contact

Frank Hellmann