Prognosemodelle zur Vorhersage von Photovoltaikeinspeisung in Österreich : Erstellung eines Vergleichs von Prognosemodellen zur Vorhersage von Photovoltaikeinspeisung mit anschließender Untersuchung am Beispiel Vorarlberg und einer wirtschaftlichen Bewertung der Prognosegüte

Abstract

Im Zuge dieser Diplomarbeit sollen Möglichkeiten zur Vorhersage von Photovoltaikeinspeisung verglichen und ein Prognosemodell einer Anlage erstellt werden. Des Weiteren soll auch hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit eine Rechnung erstellt werden, da es bei Abweichungen zwischen tatsächlicher und prognostizierter Erzeugung zu hohen Zahlungen am Ausgleichsenergiemarkt kommt.<br />Für die Modellerstellung stehen meteorologische Daten für den Standort Bregenz in stündlicher Auflösung für die Prognosehorizonte NowCasting, Intraday und DayAhead sowie tatsächliche Messwerte zur Verfügung.<br />Außerdem liegt die gemessene Erzeugung der Anlage im 15 Minuten Raster vor. Die Modellberechnung erfolgt zum einen auf rein physikalischer Grundlage, das zweite Modell ist rein statistisch und wird in weiterer Folge für die Wirtschaftlichkeitsrechnung verwendet.<br />Aus dem statistischen Modell heraus ergaben sich bei der Betrachtung mit Nachtstunden nRMSE (normierte quadratische Fehler) - Werte im Bereich von 5,30% im Kurzfristbereich, die Ergebnisse ab dem Kurzfristbereich zur 6. Stunde sowie dem Intraday und DayAhead lagen sehr nahe beisammen im Bereich von 9,44% im Nowcasting 06 bis zu 10,95% im DayAhead. Bei Betrachtung ohne Nachtstunden lagen diese Werte im Bereich von 7,95% (Kurzfristbereich) bis 16,43 % (DayAhead). Daraus ist ein deutlicher Abfall der Prognose-güte für die Prognose oberhalb von 6 Stunden zu erkennen. Verbesserungen sind hier nicht durch das Modell sondern nur durch bessere Prognosen der meteorologischen Größen in weiter entfernten Bereichen zu erreichen. Bei der wirtschaftlichen Betrachtung wurden die Zahlungen für Ausgleichsenergiekosten zufolge der Clearingpreise in der Regelzone APG gemeinsam mit den Opportunitätskosten, welche durch die nicht oder zu viel gelieferte Energiemenge am Spotmarkt zustande kommen berechnet und dieses Kostendelta bewertet. Dieses Kostendelta lag für den ge-samten Zeitraum von 1.6.2011 bis 28.02.2012 für den Nowcasting 01 Bereich bei 49,51EUR beim Intraday bei 40,40EUR und bei Dayahead bei -16,22EUR.<br />

Within this Master Thesis different models for forecasting photovoltaic production should be compared and one forecast for a PV power plant should be generated. According to this forecast an economic calculation on balance energy for the difference in between forecast and generation will be made. In order to create this model, different meteorological data is available in hourly resolution for the NowCasting, Intraday and DayAhead prediction. Also measured values of this me-teorological data and the production of the power plant are available in a 15 minute resolution.<br />Within this thesis there are two ways of modelling, one just focuses on the physical calculation and the other one is a statistical one which focuses on "multivariate adaptive regression splines". The statistical model will also be used for the economic calculation. The results of the statistic model with taking into account night-values reach nRMSE (normalized root mean square) values in between 5,30% for the nowcasting 01, and in between 9,44% to 10,95% for more distanced horizons like NC 06 to day ahead. Without taking into account the night values those results are a bit higher in between 7,95% (nowcasting) and 16,43% for the day ahead forecast.<br />Out of these values one can assume that starting with the nowcasting 6 value, the quality stays at the same level for the remote horizons. To improve those results one can say that there is a need of better quality of the meteorological data, the model itself cannot be im-proved.<br />Concerning the economic point of view on the one hand the costs for balancing power on the clearing prices were calculated and on the other hand the losses or wins on the spot market were added. For the nowcasting 01 for example the effective costs were 49,51EUR, for the intraday 40,40EUR and for the dayahead forecast the costs were -16,22EUR for the whole timeline.