mosaik Modulare Simulation aktiver Komponenten im Smart Grid

Motivation

Im intelligenten Stromnetz der Zukunft (Smart Grid) müssen eine Vielzahl von unterschiedlichen Komponenten – dezentrale Energieanlagen, Speicher, Messgeräte und neue Technologien zur Netzstabilität (FACTS) – zusammenspielen, um ihren eigenen Betrieb zu optimieren und einen zuverlässigen und nachhaltigen Netzbetrieb zu gewährleisten. Neben dem Zusammenspiel von Energiesystemen und IKT ergeben sich auch Abhängigkeiten zu Marktsystemen, Nutzerverhalten und Umwelteinflüssen. Simulation ist ein wesentliches Werkzeug, um die komplexen Zusammenhänge und Interaktionen zwischen den verschiedenen Akteuren im Smart Grid verstehen und analysieren zu können. Darüber hinaus ermöglicht die Simulation solcher Smart Grid-Szenarien die frühzeitige Evaluation und Optimierung neuer Betriebsmechanismen und –technologien. Damit kann der Aufwand für kostspielige Laboraufbauten und Feldtests verringert werden.

Komplexe, interdisziplinäre Simulationen benötigen die Zusammenarbeit verschiedener Domänenexperten, was die Einigung auf ein einzelnes Modellierungswerkzeug erschweren kann. Des Weiteren weisen monolithische Simulationsaufbauten in der Regel niedrige Flexibilität und Wartbarkeit auf. Ein alternativer Ansatz besteht in der Kopplung mehrerer Simulationswerkzeuge im Rahmen einer Co-Simulation. Bei direkter Modellkopplung können allerdings ein hoher manueller Aufwand in der Schnittstellenentwicklung und eine dementsprechende Fehleranfälligkeit auftreten. Zudem sind die entwickelten Ansätze üblicherweise problemspezifisch und können kaum auf neue Anwendungsfälle übertragen werden.

Im Projekt mosaik  wird daher ein Framework entwickelt, das die halbautomatische Erstellung einer Smart Grid Co-Simulation für verschiedenste Szenarien unter Verwendung bestehender Simulationsmodelle erlaubt. Mosaik unterstützt dabei Schnittstellen zu gängigen Programmiersprachen und Simulationswerkzeugen, sowie relevante Standards der Domäne wie dem Functional Mock-Up Interface (FMI) und der OPC Unified Architecture. Für eine flexible Nutzung der Simulation existiert eine formale Beschreibung der zu untersuchenden Szenarien, die komfortable Co-Modellierung von Testaufbauten erlaubt. Des Weiteren dient mosaik als virtuelle Erweiterung des OFFIS SESA-Lab, um die Brücke zwischen Software- und Hardware-Tests zu schlagen.

Somit stellt mosaik die Co-Simulationsumgebung dar, neuartige Technologien und Konzepte für das Smart Grid kostengünstig und flexibel zu testen, und den Weg zur tatsächlichen Umsetzung im Feld vorzubereiten.

Weitere Informationen unter mosaik.offis.de

Personen
Publikationen
Low-Cost Integration of Hardware Components into Co-Simulation for Future Power and Energy Systems

Okko Nannen, Klaus Piech, Sebastian Lehnhoff, Sebastian Rohjans, Florian Schloegl, Jorge Velasquez, Filip Andren, Thomas Strasser; 41st Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society; 11 / 2015

OMNeT++ and mosaik: Enabling Simulation of Smart Grid Communications

Dede, Jens and Kuladinithi, Koojana and Förster, Anna and Nannen, Okko and Lehnhoff, Sebastian; arXiv preprint arXiv:1509.03067; 2015

Requirements for Real-Time Hardware Integration into Cyber-Physical Energy System Simulation

Mario Faschang, Friederich Kupzog, Edmund Widl, Sebastian Rohjans, Sebastian Lehnhoff; IEEE Workshop on Modeling and Simulation of Cyber-Physical Energy Systems; 04 / 2015

Towards a Classification Scheme for Co-Simulation Approaches in Energy Systems

Florian Schlögl, Sebastian Rohjans, Sebastian Lehnhoff, Jorge Velasquez, Cornelius Steinbrink, Peter Palensky; International Symposium on Smart Electric Distribution Systems and Technologies; 09 / 2015

Towards Smart Grid System Validation: Integrating the SmartEST and the SESA Laboratories

Martin Büscher, Klaus Piech, Sebastian Lehnhoff, Sebastian Rohjans, Cornelius Steinbrink, Jorge Velasquez, Filip Andren, Thomas Strasser; 24th IEEE International Symposium on Industrial Electronics; 06 / 2015

Evaluation of Smart Grid Control Strategies in co-simulation - Integration of IPSYS and mosaik

Kosek, Anna Magdalena and Lünsdorf, Ontje and Scherfke, Stefan and Gehrke, Oliver and Rohjans, Sebastian; Power Systems Computation Conference; 05 / 2014

Gekoppelte Simulation komplexer Energiesysteme mittels MOSAIK und FMI (Co-Simulation of Complex Energy Systems with MOSAIK and FMI

Sebastian Rohjans, Edmund Widl, Wolfgang Müller, Steffen Schütte, Sebastian Lehnhoff; at – Automatisierungstechnik; 04 / 2014

Integrated Smart Grid Simulations for Generic Automation Architectures with RT-LAB and mosaik

Martin Büscher, Arno Claassen, Matthias Kube,Sebastian Lehnhoff, Klaus Piech, Sebastian Rohjans,Stefan Scherfke, Cornelius Steinbrink, Jorge Velasquez, Francois Tempez, Yahia Bouzid ; 5th IEEE International Conference on Smart Grid Communications; 11 / 2014

Requirements for Smart Grid Simulation Tools

Sebastian Rohjans, Sebastian Lehnhoff, Steffen Schütte, Filip Andrén, Thomas Strasser; IEEE 23rd International Symposium on Industrial Electronics; 06 / 2014

The Smart Energy and Automation Lab (SESA)

Sebastian Rohjans, Sebastian Lehnhoff, Cornelius Steinbrink, Jorge Velásquez; 7th Real-Time International User Conference; 06 / 2014

Ereignis-diskrete Simulation mit SimPy

Scherfke, Stefan; 10 / 2013

Designing and Testing PyZMQ Applications

Scherfke, Stefan; The Python Papers; 007 / 2012

mosaik - Scalable Smart Grid Scenario Specification (to be published)

Schütte, Steffen and Sonnenschein, Michael; 12 / 2012

mosaik - Smart Grid Simulation API - Toward a semantic based standard for interchanging Smart Grid simulations

Schütte, Steffen and Scherfke, Stefan and Sonnenschein, Michael; Proceedings of SMARTGREENS 2012 - International Conference on Smart Grids and Green IT Systems; 005 / 2012

Laufzeit

Start: 01.04.2011
open

Website des Projekts