Control engineering; SOA; mathematical Optimization; electric energy distribution; Demand Response
en
Abstract:
Der stetig steigende Energiebedarf der modernen Gesellschaft stellt das bereits stark belastete elektrische Netz vor eine große Herausforderung. Eine Möglichkeit mit dieser Situation umzugehen besteht darin, die auftretende Netzbelastung zeitlich zu verteilen. Dafür ist es notwendig, dass die Informationen über den aktuellen Netzzustand den Endabnehmern (Privathaushalte, Industrie, etc.) zur Verfügung gestellt und Anreize für eine aktive Beteiligung am elektrischen Netz geschaffen werden. Ein Anreiz liegt in der Reduktion der Stromkosten. Wenn der Strompreis von der Netzbelastung abhängt (Spotpreis) kann ein intelligenter Einsatz der elektrischen Komponenten (Waschmaschine, etc.) bei den Endabnehmern zu einer zeitlichen Verschiebung der Netzbelastung führen. Die dafür notwendigen Mechanismen sind bei den aktuellen elektrischen Netzen jedoch nicht vorhanden. Das Ziel dieser Diplomarbeit ist die Entwicklung eines Systems, welches unter Berücksichtigung von externen Faktoren (Strompreis, Netzbelastung, etc.) einen hinsichtlich der finanziellen Kosten optimalen Einsatzplan für die Komponenten bestimmt. In einem ersten Schritt werden die Anforderungen an das zu entwickelnde System formuliert und die gewünschten Eigenschaften (Laufzeit, etc.) der verwendeten Komponenten bestimmt. Anschließend werden die Komponenten samt ihren Eigenschaften abstrahiert und durch mathematische Gleichungen beschrieben. Das realisierte System wird mittels einer Reihe von Szenarien auf seine Gültigkeit und Aussagefähigkeit hin untersucht. Die Auswertung der Szenarien hat ergeben, dass die Eigenschaften der Komponenten bei der Berechnung des Einsatzplanes berücksichtigt und umgesetzt werden. Die Komponenten können dabei in beliebiger Anzahl und Konfiguration eingesetzt werden, wodurch sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten ergeben. Darüber hinaus ist das entwickelte System in der Lage mit Abweichungen von den getroffenen Vorhersagen, bezüglich den Zeitverläufe der Komponenten, umzugehen. Basierend auf den erhaltenen Messwerten wird ein an die neue Situation angepasster Einsatzplan berechnet und umgesetzt.
de
The constantly increasing energy demand of the modern society poses a challenge for the electrical grid, which is already operating at its capacity limits. One way to handle this situation is to shift the electric load in time. In order to do so, the current status of the electrical grid needs to be provided to the consumers (private household, industry, etc.). Furthermore some sort of motivation is needed in order for the consumer to actively participate in the electrical grid. An example for the motivation is the possible savings in the resulting electricity costs. In the case that the electricity costs change with the current electric load (spot price) then the smart use of electric components (washing machine, etc.) on the consumer side can lead to a decrease of the overall electric load. The necessary mechanics to implement this solution are unfortunately not present in the current electrical grids. The objective of this diploma thesis is the development of a system, which is capable to calculate an operation plan for the components. The operation plan considers some additional external factors (electricity costs, electric load, etc.) and aims to reduce the resulting costs for the consumer. First the requirements for the system and the properties of the components (operational time, etc.) will be defined. The components and their properties will then be abstracted and formulated through algebraic equations. In order to test the system for its validity and meaningfulness a number of different scenarios is going to be applied on the system. The results of the scenarios show that the properties of the components are being taken into account for the calculation of the operation plan for the components. The feature that any number of components can be used provides the developed systems with a lot of possible applications. Furthermore the system is able to handle deviation from the time profiles of the components. Based on the measured values of the new situation an adapted operation plan for the components will be calculated.
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Additional information:
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers Zsfassung in engl. Sprache
