Performante Open Source Software Suite für die Forschung zur Dynamik von Stromnetzen, Teilprojekt: Koordination, Community Building, Backend Entwicklung und erste Forschungsvorhaben

Description: Angesichts der Herausforderungen der Energiewende und insbesondere dem anstehenden Wechsel von Synchronmaschinen zu netzbildenden Wechselrichtern, ist methodische Forschung zur kollektiven Dynamik von Stromnetzen hochaktuell. Existierende Simulationsumgebungen entsprechen oft nicht dem Stand der Technik, was numerische Methoden sowie die Nutzung von High-Performance Computern (HPC) und GPUs angeht. Dies verhindert ihren Einsatz in großen Sampling Studien, die zum Beispiel für den Einsatz von Machine Learning (ML) notwendig sind. Des Weiteren lassen sich methodische und mathematische Fortschritte häufig nur schwer oder gar nicht in existierender Software implementieren, wodurch sie nicht an realistischen Modellen validiert werden können und letzten Endes nicht in der Praxis ankommen. Für die methodische Forschung ist die Flexibilität der Implementierung der Modelle, als auch die Performance von Simulationen von entscheidender Bedeutung. Für den Einsatz von KI und ML sind große Mengen an Simulationsdaten als Input erforderlich. Um überhaupt in die Forschung zu hybriden KI Methoden, die physikalischen Simulationen und ML direkt verbinden, einsteigen zu können, ist es notwendig, die Modelle in dafür konzeptionierten Programmiersprachen zu implementieren. Existierende Softwaretools stoßen auch in der Praxis an Performance-Grenzen. Durch die eingeschränkte Leistungsfähigkeit heutiger Simulationssoftware können so in zeitkritischen Situationen nicht alle potenziell relevanten Störfälle betrachtet werden. In diesem Projekt soll diese Lücke geschlossen werden, indem eine Software Suite entwickelt wird, die darauf ausgelegt ist, methodische Neuerungen schnell und effektiv zu integrieren und gleichzeitig realistische dynamische Modelle des Stromnetzes simulieren kann. Die Aufgaben des PIK umfassen Koordination des Projekts, Community-Building und Workshops, Trainingsmaterialien und Tutorials, Backend- und Frontend-Entwicklung sowie erste Forschungsvorhaben als Modellstudien.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Hecht ? Energiewende ? Stromnetz ? Gebäude ? Software ? Künstliche Intelligenz ? Simulationsmodell ? Stand der Technik ? Störfall ? Studie ? Forschungsprojekt ? Workshop ?

Region: Brandenburg

Bounding boxes: 13.01582° .. 13.01582° x 52.45905° .. 52.45905°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2024-01-01 - 2027-04-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: Coordination, Community Building, Backend Development and Initial Research Projects
  Description: In view of the challenges of the energy transition and in particular the upcoming change from synchronous machines to grid-forming inverters, methodological research on the collective dynamics of power grids is highly topical. Existing simulation environments are often not state of the art in terms of numerical methods and the use of high-performance computing (HPC) and GPUs. This prevents their use in large sampling studies, which are necessary for the use of machine learning (ML), for example. Furthermore, methodological and mathematical advances are often difficult or impossible to implement in existing software, which means they cannot be validated on realistic models and ultimately do not make it into practice. For methodological research, the flexibility of the implementation of models, as well as the performance of simulations, is crucial. The use of AI and ML requires large amounts of simulation data as input. In order to even enter research on hybrid AI methods that directly combine physical simulations and ML, it is necessary to implement the models in programming languages conceptualized for this purpose. Existing software tools also reach performance limits in practice. Due to the limited performance of today's simulation software, not all potentially relevant incidents can be considered in time-critical situations. This project aims to close this gap by developing a software suite designed to quickly and effectively integrate methodological innovations while simulating realistic dynamic models of the power grid. PIK's tasks include coordination of the project, community building and workshops, training materials and tutorials, back-end and front-end development, and initial research as model studies. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1125529

Status

Aktiv

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