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.
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