Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und
Energiesystemtechnik
Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und
Energiesystemtechnik

Netzplanung und Netzbetrieb

Unsere Forschungsfrage

Wie lassen sich energetische Netzinfrastrukturen gestalten und betreiben, damit eine resiliente, sichere und kostengünstige Versorgung sowohl heute als auch in einem zukünftig dekarbonisierten Energie­system sichergestellt ist? 

Unsere Stärken

  • Netzanalysen vollständiger Netzgebiete
  • Automatisierte Netzplanung
  • Zustandsschätzung und Optimierung in der Netzbetriebsführung für alle Systemdienstleistungen
  • Enge Kooperation mit der Universität Kassel, Fachgebiet e²n

Forschungsthemen

  • Automatisierte Netzplanung und Netzanalysen
  • Automatisierung der Systemführung
    - Zustandsbewertung und -prognose
    - Optimierung der Bereitstellung von
      Systemdienstleistungen z.B.
       - Spannungshaltung / Blindleistung
       - Engpassmanagement / Redispatch
       - Netzwiederaufbau
       - Frequenzhaltung
  • Analyse-, Bewertungs- und Testmethoden (u.a. Digitale Zwillinge)  
  • Co-Simulation des Gesamtsystems
  • Analyse-und Optimierungsmethoden (u.a. Data Science, künstl. Intelligenz)
  • Bewertung und Verbesserung der Zuverlässigkeit und Resilienz
  • Gekoppelte Netzinfrastrukturen (Strom, Gas, Wärme, IKT, Wasser)
  • Netzübergreifende Koordination

Produkte und
Dienstleistungen

Labore und Entwicklungsumgebungen

Projekte und
Veröffentlichungen

Mittelpunkt unserer Betrachtungen ist der Transformationsprozess energetischer Netzinfrastrukturen (Strom, Gas und Wärme) im Kontext der

  • Dekarbonisierung (Energiewende durch Erneuerbare Energien, Wärmepumpen und Elektrofahrzeuge),
  • Dezentralisierung (viele kleine Anlagen im Verteilnetz statt Großkraftwerken im Übertragungsnetz) und
  • Digitalisierung.

Für die Unterstützung dieser Transformation entwickeln wir neue Methodiken und Softwarelösungen für die Netzanalyse, -planung und -betriebsführung.

Kompetenzportfolio

Unser Kompetenzportfolio umfasst ein breites Spektrum aktueller Forschungsbereiche.

Wirkleistungs-
management

  • Unterstützung bei der Umsetzung neuer regulatorischer Vorgaben (z. B. Redispatch 2.0)
  • Potenzialanalyse netzdienlicher Flexibilität im Netzgebiet (z. B. Speicher, E-Kfz, Erzeugungsanlagen)
  • Technische und wirtschaftliche Bewertung von Regelungskonzepten in Netzplanung (z. B. Spitzenkappung) und Netzbetrieb (z. B. Redispatch)
  • Analyse des Prognosebedarfs im Netzgebiet für ein planwertbasiertes Redispatch 2.0
  • Koordination zwischen Netzbetreibern/ Netzebenen (Kaskade)
  • Überführung in Pilotsysteme und Erweiterung des Leitsystems

Strategische
Netzentwicklung

  • Strategische und operative Netzplanung
  • Netzebenen- und betreiberübergreifend
  • Kostenminimierung (Investitionen, Betrieb)
  • detaillierte Szenarien
  • probabilistische Methoden 

Algorithmen für die Netzoptimierung

  • Simulation und technische/wirtschaftliche Bewertung von Redispatch-Maßnahmen
  • Einbindung EE-Szenarien und Sensitivitätsermittlung
  • Ermittlung von Flexibilitäten unter Nebenbedingungen
  • Topologieanalysen
  • Algotithmen für Systemdienstleistungen

Module für die Netzberechnung

  • Erstellung GIS-basierter hochautomatisierter Netzmodelle
  • Lastfluss-Solver
  • Module zur Integration in Softwarelösungen

Ladeinfrastruktur
Elektromobilität

  • Detaillierte Szenarien mit Nutzerverhalten
  • Netzanalyse und Netzplanung bei vorhandenen Assetstrukturen
  • Optimierte Auslegung von Ladeinfrastrukturen

Reallabore, Netzlabore und Feldtests

  • Begleitung bei Planung und Vorbereitung
  • Messtechnische / Analytische Begleitung
  • Digitaler Zwilling
  • Betriebsführungsdemonstratoren

Systemtests in der Automatisierung von Verteilnetzen

  • Funktionstests und Performance
  • Schaufenster für Mikronetz-Lösungen
  • Modellentwicklung und Validierung

Anlagen- und Netzmodelle

  • EE-Anlagen, konventionelle EZA, HGÜ, Speichersysteme, dynamische Lasten, Übertragungs- und Verteilnetze
  • Normen- und Richtlinien-Konformität
  • Geeignet für statische , RMS-, EMT-, Echtzeit- Simulationen
  • Langjährige Erfahrung

Strategische Beratung für Politik und
Wirtschaft

  • Technikanalyse und -bewertung
  • Entwicklung von Geschäftsmodellen
  • Entwicklung von Roadmaps

Smart Grid
Laborentwicklung

  • Unterstützung während der
    Planungsphase
  • Spezifikation der Laborinfrastruktur
    und Ausrüstung
  • Unterstützung bei der Inbetriebnahme

Hardware-in-the-Loop Untersuchungen

  • Reproduzierbare, feldversuchsähnliche Prüfungen von Erzeugungsanlagen, Netzen und Verbrauchern
  • Worst-Case Testszenarien
  • Risikobeseitigung und Prüfkostenreduzierung

Netzwiederaufbau

  • Automatisierte Netzanalyse
  • Erhöhung der Zuverlässigkeit von NWA-Konzepten
  • Reduktion der Ausfallzeit
  • Schwarzstartfähigkeit von EE
  • Umfangreiche Modellbibliothek
  • Handlungsempfehlungen

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