Dezentral koordinierte...

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Dezentral koordinierte Wirkleistungsbereitstellung Smart Nord – Teilprojekt 1 Leitung: Prof. Dr. Michael Sonnenschein Universität Oldenburg 1

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Dezentral koordinierte Wirkleistungsbereitstellung

Smart Nord – Teilprojekt 1

Leitung: Prof. Dr. Michael Sonnenschein

Universität Oldenburg

1

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Zielsetzung

Entwicklung und Bewertung dezentralerVerfahren im Rahmen einer fahrplanbasierten

Wirkleistungsbereitstellungdurch selbstorganisierte,

dynamische virtuelle Kraftwerke

Entwicklung eines integrierten Multiagentensystems zur Koordination

dynamischer virtueller Kraftwerke

2

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Dynamische Virtuelle Kraftwerke

Aggregation zum Virtuellen Kraftwerk klassisches Konzept zur Integration in Energiemärkte

3

Energiehandel für einen Tag

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Dynamische Virtuelle Kraftwerke (DVPP) bündeln Energieanlagen spezifisch für ein Produkt.

Dynamische Virtuelle Kraftwerke

4

PP

P

P

P

P

P

P

PP

PP

P

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Betrachtete Teilaspekte Prozess TP3

Prozess TP1

Prozessergebnis

5

AP 3.1 / 3.2Markt-/Produktdesign

Regulatorische Vorgaben

Produkte

AP 1.1 Speicherauslegung

Speicher-Flexibilitäten Betriebsrestriktionen

AP 1.2 Verbundbildung

Verbund

Einsatzplan

Mehrwert-verteilung

AP 1.3 Einsatzplan-Optimierung

OptimierterEinsatzplan

AP 1.3 Suchraum-darstellung

Suchraum für Fahrpläne

AP 1.4 Reaktive Einsatzplanung

AngepassterEinsatzplan

AP 1.5 Security

Vertrauenssystem

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Themen und MitarbeiterInnen• Jan-Hendrik Psola (TU BS) - Speicherauslegung

• Sebastian Beer (OFFIS) – Verbundbildung

• Ontje Lünsdorf (OFFIS) - Agentenmodell

• Jörg Bremer (Uni Oldenburg) –Einsatzplan-Optimierung

• Astrid Nieße (OFFIS) - Reaktive Einsatzplanung

• Christine Rosinger (OFFIS) - Security

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SpeicherauslegungArbeitspaket 1.1

Jan-Hendrik Psola (TU Braunschweig)

Prof. a.D. Dr.-Ing. Wolf-Rüdiger Canders (TU Braunschweig)

Prof. Dr.-Ing. Markus Henke (TU Braunschweig)

7

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Zielsetzung

• Entwicklung einer Methodik für eine optimale Speicherauslegung im Hinblick auf Technologie, Dimensionierung und Platzierung

• Betriebskonzepte von Energiespeichernunter wirtschaftlichen Aspekten

8

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Methodik

9

Kapazitätskosten in €/kWh

Ökonomisches Ragonediagramme

Leistungs-Kostenin €/kW

Kapazitätskosten in €/kWh

Ökonomisches Ragonediagramme

Leistungs-Kostenin €/kW

time in s

time in s

Us in

V

Dis

ch

arg

e p

ow

er

in k

W

time in s

time in s

Us in

V

Dis

ch

arg

e p

ow

er

in k

W

Gegenüberstellung

Speichertechnologien

Eignung und Constraints

Technisch-

ökonomische

Modellbildung

SmartNord Teilnetzmodell

Simulation:

Speicherplatzierung,

-kapazität, -leistung

Speicherkennziffern

Veränderung der

Netzauslastung

• Speicherausnutzung

• Speicherverluste

• Physikalische Speichervolumen

• Nichtverfügbarkeit

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Technologie FlexibleSpeicher-platzierung

Eignung zur Wirkleistungs-bereitstel-lung

Zyklenwir-kungsgradin %

Typischer Leistungs-bereichin MW

Typische Kapazität in MWh

Selbst-entladung

Nutzungs-dauerin Jahren

PHS x 70 – 85 < 1000 < 8000 - 70

CAES x 30 – 70 < 600 500-5000 - 30

Schwungrad x x 90 – 95 < 10 < 1 20% / Stunde 20

Supercaps x 90 – 95 < 0,2 < 0,05 0,5% / Stunde

SMES x 90 – 95 < 100 < 0,03 10-15% / Tag 30

Blei-Batterie x x 70 – 85 < 50 < 10 5% / Monat 5 - 15

NaS Batterie x x 75 – 90 < 35 < 10 - 15 - 20

Li-Ion Batterie

x x 85 – 95 < 50 < 10 2-5% / Monat 10 - 15

Redox-Flow Batterie

x x 70 – 80 < 10 < 100 << 10

Wasserstoff/Methan

x x 20 – 40 kW-GW GWh << 20

Überblick Energiespeichersysteme

10

Batteriespeicher

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Flywheel

1010

100 1.000 10.000 100.000

1.000

2.000

3.000

4.000

Kapazitätskosten in €/kWh

PHS

CAES

Pb

ZnBr

VRB

NiMH

SMESSuperCaps

ZnBr

NaS

Ni-Cd

Li-ion

Leistungs-kostenin €/kW

Ökonomisches Ragonediagramm

Speichereinteilung: Kosten

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Batteriespeicher

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Speichergröße

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Vermeidung Netzbelastung

Fall (1) Fall (2)

Leistung Pst 120 kW 563 kW

Kapazität Est 150 kWh 5,63 MWh

Vollzyklen/Jahr 40 61

Residuallastglättung840 kWp PV verteilt installiert deckt bilanziert 80% des JahresenergiebedarfsLast: 48-413 kW

NS: Niederspannung MS: Mittelspannung Zeit in h

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

-100

0

100

Fall(1)

Zeit in h

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

0

50

100

150

Zeit in h

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

-100

0

100

Fall(1)

Zeit in h

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

0

50

100

150

Zeit in h

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

-400

-200

0

200

400

600

Fall(2)

Zeit in h

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

0

2000

4000

Zeit in h

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

-400

-200

0

200

400

600

Fall(2)

Zeit in h

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

0

2000

4000

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SicherheitsmechanismenArbeitspaket 1.5

Christine Rosinger (OFFIS)

Dr. Mathias Uslar (OFFIS)

13

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Problemstellung & ZielProblem• Verteilte Organisation des Stromnetzes erfordert neue Sicherheitskonzepte

• Bei der Verwendung von Multiagentensystemen (MAS) können bösartige Agenten auftreten

• Unkooperatives und bösartiges Verhalten• Worst case: Bedrohung der Stromversorgung

Zielsetzung• Modellierung eines Vertrauensmodells für die vertrauenswürdige Verbundbildung

• Aufbau des Vertrauensmodells• Anwendung des Vertrauensmodells

• Vertrauensmodell dient• Der Aufdeckung bösartigen Verhaltens• Der Unterstützung der vertrauenswürdigen Verbundbildung

• Als eine Art Sicherheitsmaßnahme

14

Verbundbildung

IT-Sicherheit

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Ergebnis: Aufbau des Vertrauensmodells

15

��

In Smart Nord untersuchte Vertrauenswürdigkeitsfacetten

Markttyp

Informations-sicherheit

Wirkleistungs-Wirkleistungs-markt

Agententyp

PV-Anlage

Zuver-lässigkeit

Glaub-würdigkeit

Speicher

anlage

Wind-energie-anlage

Bewertung der Sicherheitsmaßnahmen

eines Agenten

Abschätzung des Produkterfüllungsgrads

eines Agenten

Früheres Verhalten eines Agenten

Regel-leistungsmarkt

Vertrauenswert

Kontext

Vertrauens-würdigkeit

Facetten

Zeitraum

��

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Ergebnis: Glaubwürdigkeit als Vertrauenswürdigkeitsfacette (VF)

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• Evaluationsszenarien• Entwicklung direkte Glaubwürdigkeit von 4 Agententypen

• über die Zeit und aus Sicht eines anderen Agenten

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Ergebnis: Glaubwürdigkeit als VFGesamtglaubwürdigkeit

17

��

��

��Indirektes Vertrauen

��

• Gesamtglaubwürdigkeit zur Verwendung in der Verbundbildung

besteht aus eigenen Erfahrungen (direkt) und Empfehlungen

anderer Agenten (indirekt)

• Berechnung gemäß Anzahl gespeicherter singulärer

Glaubwürdigkeitswerte bei Agent Ai:

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(B)

(A)

(C)

(D)

Sicherheits-

maßnahmeAngriff

bedrohen

Ab-/Mithören

Bestreiten

Manipulation

Maskerade

Wiederholung

Sicherheits-

anforderungen

Verbindlichkeit

IntegritätVertraulichkeit

Authentizität

Verfügbarkeit

bedrohen bedrohen bedrohen bedrohen

Zugriffs-

kontrolle

Netzwerk-

sicherheit

verhindern

Sicherheits-

standards

IEC 62351ISO 27000 BSI 100

IEC 62351-4 IEC 62351-3IEC 62351-7

unterstützt

IEC 62351-6IEC 62351-5

Kryptographie

unterstützt

Bedrohungs-

szenario

bestehtAus

Angreifer TypführtAus

Sicherheits-

bewertungs-

modell

bewertet

betreffen

AllgemeinDomänen-

spezifisch

EnergieNationalInternational

Sicherheits-

wert

berechnet

verhindern

Sicherheits-

technologieOrganisatorische

Sicherheit &

Risikomanagement

Sicherheits-

architektur

IEC 62351-10

unterstützt

unterstützt

ISO 27019

NERC CIP

verhindern

unterstützt

Legende

Oberklasse

Unterklasse

Generalisierung

Korrelation

Wert

Ergebnis: Informationssicherheit als VFSicherheitsbewertungsmodell

• Annahme von höherer Vertrauenswürdigkeit bei Einsatz von mehr

• Sicherheitsmaßnahmen

• Sicherheitsstandards

18

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(B)

(A)

(C)

(D)

Sicherheits-

maßnahmeAngriff

bedrohen

Ab-/Mithören

Bestreiten

Manipulation

Maskerade

Wiederholung

Sicherheits-

anforderungen

Verbindlichkeit

IntegritätVertraulichkeit

Authentizität

Verfügbarkeit

bedrohen bedrohen bedrohen bedrohen

Zugriffs-

kontrolle

Netzwerk-

sicherheit

verhindern

Sicherheits-

standards

IEC 62351ISO 27000 BSI 100

IEC 62351-4 IEC 62351-3IEC 62351-7

unterstützt

IEC 62351-6IEC 62351-5

Kryptographie

unterstützt

Bedrohungs-

szenario

bestehtAus

Angreifer TypführtAus

Sicherheits-

bewertungs-

modell

bewertet

betreffen

AllgemeinDomänen-

spezifisch

EnergieNationalInternational

Sicherheits-

wert

berechnet

verhindern

Sicherheits-

technologieOrganisatorische

Sicherheit &

Risikomanagement

Sicherheits-

architektur

IEC 62351-10

unterstützt

unterstützt

ISO 27019

NERC CIP

verhindern

unterstützt

Legende

Oberklasse

Unterklasse

Generalisierung

Korrelation

Wert

Ergebnis: Informationssicherheit als VFSicherheitsbewertungsmodell

• Annahme von höherer Vertrauenswürdigkeit bei Einsatz von mehr

• Sicherheitsmaßnahmen

• Sicherheitsstandards

19

Angriff

Sicherheits-anforderungen

bedroht

Sicherheits-maßnahme

Sicherheitsstandard

unterstützt

verhindert

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(B)

(A)

(C)

(D)

Sicherheits-

maßnahmeAngriff

bedrohen

Ab-/Mithören

Bestreiten

Manipulation

Maskerade

Wiederholung

Sicherheits-

anforderungen

Verbindlichkeit

IntegritätVertraulichkeit

Authentizität

Verfügbarkeit

bedrohen bedrohen bedrohen bedrohen

Zugriffs-

kontrolle

Netzwerk-

sicherheit

verhindern

Sicherheits-

standards

IEC 62351ISO 27000 BSI 100

IEC 62351-4 IEC 62351-3IEC 62351-7

unterstützt

IEC 62351-6IEC 62351-5

Kryptographie

unterstützt

Bedrohungs-

szenario

bestehtAus

Angreifer TypführtAus

Sicherheits-

bewertungs-

modell

bewertet

betreffen

AllgemeinDomänen-

spezifisch

EnergieNationalInternational

Sicherheits-

wert

berechnet

verhindern

Sicherheits-

technologieOrganisatorische

Sicherheit &

Risikomanagement

Sicherheits-

architektur

IEC 62351-10

unterstützt

unterstützt

ISO 27019

NERC CIP

verhindern

unterstützt

Legende

Oberklasse

Unterklasse

Generalisierung

Korrelation

Wert

Ergebnis: Informationssicherheit als VFSicherheitsbewertungsmodell

• Annahme von höherer Vertrauenswürdigkeit bei Einsatz von mehr

• Sicherheitsmaßnahmen

• Sicherheitsstandards

• Zusammensetzung Sicherheitswert

• Sicherheitsanforderungen

• Sicherheitsstandards

• Priorisierung der Sicherheitsanforderungen

20

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Ergebnis: Informationssicherheit als VFBerechnung Sicherheitsbewertung

21

Sicherheitsanforderungen:

Agent A1

Sicherheitsanforderungen:

Agent A2

Authentizität

Integrität

Vertraulichkeit

Verfügbarkeit

Verbindlichkeit

Authentizität

Integrität

Vertraulichkeit

Verfügbarkeit

Verbindlichkeit

Einzelbewertung 0.8 0.6 0.5 0 0 0.5 0.4 0.8 0 0

Standardbasiert (j/n) n y y - - n n y - -

Priorität 4 3 3 1 2 4 3 3 1 2

Produkt 3.2 2.16 1.8 0 0 2.0 1.2 2.88 0 0

Gesamtbewertung3.2 + 2.16 + 1.8 + 0 + 0

4 + 3 + 3 + 1 + 2= 0.55

2.0 + 1.2 + 2.88 + 0 + 0

4 + 3 + 3 + 1 + 2= 0.47

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Wirkleistungs-VerbundbildungArbeitspaket 1.2

Sebastian Beer (OFFIS)

Prof. Dr. Dr. h.c. Hans-Jürgen Appelrath (OFFIS)

22

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DYCE

[Zielprodukt in Netzabschnitt nicht erfüllt]

Produktportfolio-Generierung

Fahrplan,Produktportfolio

Nachbarschaftsformation

Nachbarschaft

[Zielprodukt erfüllt,Annahme am Markt]

Mehrwertverteilung

Mehrwertverteilung

Verbundbildung

Verbund

[Zielprodukt in Nachbarschaftnicht erfüllt]

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N10

N11

N12N9

N8

N7N4

N5

N6

N1

N2

N3

N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 N12

N1 4 6 2 4 6 12 14 16 12 14 16

N2 4 4 4 2 4 14 16 18 14 16 18

N3 6 4 6 4 2 18 20 22 18 20 22

N4 2 4 6 4 6 12 14 16 12 14 16

N5 4 2 4 4 4 14 16 18 14 16 18

N6 6 4 2 6 4 16 18 20 16 18 20

N7 12 14 18 12 14 16 4 6 2 4 6

N8 14 16 20 14 16 18 4 4 4 2 4

N9 16 18 22 16 18 20 6 4 6 4 2

N10 12 14 18 12 14 16 2 4 6 4 5

N11 14 16 20 14 16 18 4 2 4 4 4

N12 16 18 22 16 18 20 6 4 2 5 4

Nachbarschaftsformation

Knotendistanzmatrix ��Netz �

24

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Han

delb

are

Pro

dukt

zeitr

äum

e E

PE

X S

PO

T

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Night

Morning

High Noon

Afternoon

Evening Produktportfolio

Baseload

33 33 33 33

11 11 11 11 11 11

44 44

11 11 11 11 11 11 11 11

33 33 33 33

Fahrplan

25

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Initiator Responder

call for proposalVerbund, Ziel-/Zwischenprodukt

22

Prüfung des CFP bzgl. Beitrag oder Umgruppierung

44

Verbundbildung99

refusekein Beitrag möglich

55proposeVerbund

88

accept proposalAnnahme einer Menge von Agenten

refuse proposalAblehnung des Proposals

1010

failureVerarbeitung fehlgeschlagen

inform done/resultVerarbeitung erfolgreich

AbfrageVertrauenswerte

11

Bewertung unter Betrachtung aller Proposals

77

66AbfrageVertrauenswerte

Verbundbildung,Gebotsplatzierung

1111

AktualisierungVertrauenswerte

1212

Abfrage Vertrauenswerte

33

StrategieInitiator

StrategieResponder

Protokoll

26

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Evaluation Verbundbildung

Annäherung an globales Optimum bei über 16000 Versuchsläufen mit 1000-2000 Einheiten

27

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Einsatzplan-OptimierungArbeitspaket 1.3

Jörg Bremer (Universität Oldenburg)

Prof. Dr. Michael Sonnenschein (Universität Oldenburg)

28

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Ziele

29

Voraussetzung für die Akzeptanz vom Planungsalgorithmen im Smart Grid: Zulässigkeit der Lösung!

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Ziele

30

Voraussetzung für die Akzeptanz vom Planungsalgorithmen im Smart Grid: Zulässigkeit der Lösung!

Frage: Wie können individuelle Flexibilitäten, Nebenziele, Vorlieben, Kostenkalkulationen, usw. bei der Optimierung berücksichtigt werden?

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Verwandte Arbeiten

• Statisches, zentrales Optimierungsmodell• Zu unflexibel für DVPP

• Individuelle Anlagenmodellierung• Expertenwissen für individuelle Anpassung der Optimierungsmodelle notwendig

• Modellintegration• Entweder Spezialentwicklung je Anlage, oder• Abstraktion notwendig, um automatisierte Verarbeitung durch autonome Agenten zu unterstützen

31

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Methodisches Vorgehen

32

Modell

Dekoder

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Hauptergebnis

33

Dekoder zur modellunabhängigen, automatisierten

Erzeugung zulässiger Lösungen

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Anwendungsbeispiel

34

Ziellastgang und erzielter Einsatzplan

Restfehler

Einzelfahrpläne im zulässigen Leistungsbereichfür 100 BHKW

Füllstand thermischer Speicher im zulässigen Bereich

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Reaktive EinsatzplanungArbeitspaket 1.4

Astrid Nieße (OFFIS)

Prof. Dr. Michael Sonnenschein (OFFIS)

35

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ZieleMarkt

DVPP

BetriebsführungBetriebsführungDay-Ahead-PlanungDay-Ahead-Planung

Produkt ?

Einsatzplan

Einheit

Fahrplan

36

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ZieleMarkt

DVPP

BetriebsführungBetriebsführungDay-Ahead-PlanungDay-Ahead-Planung

Produkt ?

Einsatzplan

Ziel der kontinuierlichen Einsatzplanung:So umplanen, dass Produkte genau und

kostengünstig erfüllt werden.

Einheit

Fahrplan

Ereignistypen

• Anlagen-Abschaltung

• Prognose-Abweichung

• Systemdienstleistung37

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38

ForschungsfrageUnter welchen Randbedingungen und mit welchen Anpassungen sind Verfahren aus dem Bereich der Agentensysteme und Selbstorganisation für die kontinuierliche Einsatzplanung dynamischer Virtueller Kraftwerke anwendbar?

Ziel des ArbeitspaketesEntwicklung eines Verfahrens zur kontinuierlichen Einsatzplanung• Erkennung und Ermittlung des Planungsbedarfs• Handlungsableitung: Generieren neuer, gültiger Fahrpläne• Beachtung der anwendungsspezifischen Constraints• Umzusetzen als verteiltes und selbstorganisierendes Verfahren

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Verwandte ArbeitenHolon. VK AVPP Stigspace COHDA ALMA

kEP + -- -- -- +

Fahrpläne + + -- + --

Produkte -- -- -- -- --

Soft-Constraints + k.A. k.A. k.A. k.A.

Private Constraints + + + + --

DezentraleGütebewertung -- -- + + --

Allgemeine Verfahrensanforderungen

Anwendungsspezifische Charakteristika

[Tröschel10] [Li07][Anders10] [Pournaras13][Hinrichs13]

39

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Verwandte ArbeitenHolon. VK AVPP Stigspace COHDA ALMA

kEP + -- -- -- +

Fahrpläne + + -- + --

Produkte -- -- -- -- --

Soft-Constraints + k.A. k.A. k.A. k.A.

Private Constraints + + + + --

DezentraleGütebewertung -- -- + + --

--

+

+

-- Führt zum Ausschluss des Verfahrens

Ausschlaggebend zur Verwendung (bzw. Übertragung)

[Tröschel10] [Li07][Anders10] [Pournaras13][Hinrichs13]

k.A.: keine Angabe

+

40

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Methodik: Ableitung von Erweiterungs-bedarf und Designschritten

Produktbezug Anlagen-Präferenzen Ereignisse, Umplanung

41

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Wesentliches Ergebnis: DynaSCOPEDynamic Scheduling Constraint Optimization for Energy Units

Agenten bilden Welt- und Agenten-Wissen in einem Schichtenmodell ab (hybride Architektur).

Ereignisse werden von der lokalen Ebene erkannt und ggf. eskaliert.

Agenten kommunizieren in einem vollständig verteilten Verfahren

42

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Wesentliches Ergebnis: DynaSCOPEDynamic Scheduling Constraint Optimization for Energy Units

Agenten detektieren undverarbeiten Ereignissezuverlässig.

43

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Wesentliches Ergebnis: DynaSCOPEDynamic Scheduling Constraint Optimization for Energy Units

Die kooperative Umplanung führt dazu, dass bei der Detektion von Ereignissen ein ungültiger Einsatzplan durch einen neuen, gültigen Einsatzplan ersetzt wird, so dass das Produkt möglichst gut erfüllt wird.

20 BHKW, 20 PV-Anlagen, 10 Wärmepumpen. Produkt: 4 StundenEreignisse: 30 Minuten BHKW-Abschaltung, zufallsverteiltErgebnisse aus jeweils 100 Simulationen mit geänderter Zufallsverteilung

44

Anzahl der BHKW-Abschaltungen

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Teilprojekt 1 – GesamtevaluationKonzept der DVPP

45

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Ergebnisse

1. Prozessintegration der Methoden zur Steuerung der DVPP

2. Exemplarische Untersuchung der Szenarien 2011 und 2030 für die Verbundbildung

3. Untersuchung kritischer Technologiefelder zur Einführung im Feld:• IKT-Konnektivität der Komponenten

• Innovative Handelsleitsysteme

• Bidirektionale Anlagenkommunikation

46

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Simulation

Energiekomponenten

Prozessintegration

47

Agentenbasierte Steuerung

Day-Ahead

Intra-Day

P

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Simulation

Energiekomponenten

Prozessintegration

48

Agentenbasierte Steuerung

Day-Ahead

Intra-Day

P

Verbundbildung1

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Simulation

Energiekomponenten

Prozessintegration

49

Agentenbasierte Steuerung

Verbundbildung1

Day-Ahead

Intra-Day

P

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

t56 t57 t58 t59

Planungsoptionen aus Suchraummodell

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Simulation

Energiekomponenten

Prozessintegration

50

Agentenbasierte Steuerung

Initiale EinsatzplanungVerwendung von aktuellem Wissen um Anlagenzustand

2

Day-Ahead

Intra-Day

P

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

t56 t57 t58 t59

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Simulation

Energiekomponenten

Prozessintegration

51

Agentenbasierte Steuerung

Reaktive Planung Anpassung der Fahrpläne in

Abhängigkeit von Abweichungen innerhalb eines Verbundes

4

Day-Ahead

Intra-Day

P

KonfigurationÜbertragen der Fahrpläne von

den Agenten an die Energiekomponenten

3

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Evaluation Szenario 2030

• Simulation ungesteuerter Fall• 8806 Haushalte• 789 Wärmepumpen• 1048 PV-Anlagen• 28 WEA• 122 BHKW• 789 Redox-Flow-Batterien 4.230.99 kW

• Multiagentensystem• Wärmepumpen, PV, BHKW, Batterien• Haushalt und WEA nicht steuerbar• 2710 Anlagen an Koalitionen beteiligt

• Exemplarisch: 31. Januar

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Zusammensetzung, Koalitionsgröße & Technologiebeiträge

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Zusammensetzung, Koalitionsgröße & Technologiebeiträge

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Zusammensetzung, Koalitionsgröße & Technologiebeiträge

55

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Produktanteil vom Potenzial

• BHKW• Potenzial: 10230 kWh• in Produkten: 10238 kWh

• Wärmepumpe• Potenzial: 25205 kWh• aus Produkten: 28193 kWh

• PV• Potenzial: 22117 kWh• in Produkten: 10428 kWh

56

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Beispiel interne Optimierung

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• Zu erzielendes Produkt: 50 kW (schwarz)

• Durch Koalitionsbildung haben sich BHKWs zu insgesamt ca. 48 kW zusammengefunden (blau)

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Beispiel interne Optimierung

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• Aufgrund geänderter Voraussetzungen würde die rote Linie als nächstgelegene zulässige Möglichkeit abgefahren

• Offensichtlich Korrelation durch falsche Temperaturprognose

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Beispiel interne Optimierung

59

• Nach Umplanung durch interne Optimierung: deutlich bessere Produktannährung (grün)

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Teilprojekt 1Zusammenfassung und Ausblick

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Zusammenfassung

• Zahlreiche Modelle, Konzepte und Verfahren eines Dynamischen Virtuellen Kraftwerks (DVPP) entwickelt

• Batteriespeicher bieten die besten Möglichkeiten Speicher dezentral im Netz zu integrieren

• Vertrauenssystem dient der vertrauenswürdigen Verbundbildung und erhöht die Sicherheit und Robustheit des Systems

• Die dezentralen Verfahren zur Steuerung eines DVPP greifen ineinander

• Detailevaluation der einzelnen Verfahren der DVPP-Koordination erfolgreich (Ergebnisgüte, Skalierbarkeit, Performanz, …)

• Ca. 40 Veröffentlichungen (teils zusammen mit Teilprojekt 2)

Das Management dezentraler Anlagen auf Basis vollständig verteilter Verfahren ist möglich.

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Offene Fragen und AusblickKontrollierte Selbstorganisation:Kopplung mit Regelungssystem

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Transfer in die Praxis: EXIST-Transfer Dynamic VPP

Parametervariationen in großen SzenarienIntegration weiterer Einheitentypen (Elektrolyseur, EV, Langzeitspeicher)Sichere Speicherung und Austausch von VertrauenswertenDynamik der DVPP vs.Planqualität: Einschränkung der dyn. Anlagenzuordnung

Eigene Abb. nach [Richter06]

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Externe Quellen

• G. Anders et al.: Structuring and Controlling Distributed Power Sources byAutonomous Virtual Power Plants. IEEE Power and Energy Student Summit 2010

• C. Hinrichs: Selbstorganisierte Einsatzplanung dezentraler Akteuere in Smart Grids. Dissertation, Universität Oldenburg 2014

• R. Li, J. Li, G. Poulton: Agent-Based Optimisation Systems for Electrical Load Management. The 20th Australian Joint Conference on ArtificialIntelligence. Queensland, Australia, 2007

• E. Pournaras: Multi-level Reconfiturable Self-organization in OverlayServices. Dissertation, University of Delft, 2013

• U. Richter et al.: Towards a Generic Observer/Controller Architecture forOrganic Computing. Informatik 2006. LNI P-93, S. 112-119

• M. Tröschel: Aktive Einsatzplanung in holonischen Virtuellen Kraftwerken. Dissertation, Universität Oldenburg 2010

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