Analyse, Identifikation und Prognose preisbeeinflusster elektrischer Lastzeitreihen

Durch die Beeinflussung der Lastzeitreihe mittels Anreiz- bzw. Preiszeitreihen (Demand Side Management) können zusätzliche Flexibilitätspotenziale für den Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch im elektrischen Energiesystem erschlossen werden. Allerdings werden dadurch die bisher unbeeinflussten Verbrauchsmuster verändert. Damit einhergehend ist eine steigende Unsicherheit bei der Verbrauchsprognose zu beobachten, was die Untersuchungen der vorliegenden Arbeit auch belegen. Für eine sichere Versorgung und Planbarkeit muss zukünftig auch derart beeinflusstes Verbrauchsverhalten mit höchster Qualität prognostizierbar sein. Die vorliegende Dissertation leistet einen Beitrag zur Analyse und Vorhersage von Lastzeitreihen unter Berücksichtigung preisbasierter Verbrauchsbeeinflussung. Ziel war die Entwicklung eines Gesamtkonzepts für die Analyse, den Entwurf und die Vorhersage von beeinflusstem Verbrauchsverhalten. Die entwickelte neuartige Prognosemethode weist gegenüber etablierten Methoden der Lastprognose neben einer erheblich verbesserten Vorhersagequalität einen weiteren signifikanten Vorteil auf. Mit der Prognosemethode ist es auf Grundlage historischer Daten beeinflusster Verbraucher oder Verbrauchergruppen möglich, neben der Prognose von beeinflusstem Verbrauchsverhalten auch auf das unbeeinflusste Verbrauchsverhalten zu schließen und dieses vorherzusagen. Die Prognose und die damit vollzogene Dekomposition der beeinflussten Verbrauchskurve in den beeinflussten und unbeeinflussten Anteil ist der Ausgangspunkt für die Planung und Preisbildung im Rahmen von Demand Response. Denn nur auf der Grundlage des zu erwartenden Verbrauchs ohne den Preiseinfluss kann abgeschätzt werden, zu welchem Zeitpunkt und mit welchem Ausmaß die Verbraucher mit Hilfe eines zu setzenden Preises zu beeinflussen sind. Die Entwicklung der neuartigen Prognosemethode stützt sich auf einen umfangreich recherchierten und aufbereiteten Stand des Wissens, der systemtechnisch aufgearbeiteten Problemstellung beim Zusammenspiel von Planung, Preisbildung, Verbrauchern und der Prognose sowie der Analyse der Charakteristik von preisbeeinflusstem Verbrauchsverhalten.Influencing of consumption behaviour of consumers by means of incentive or price time series (demand side management) can open up additional flexibility potentials for balancing generation and consumption in an electric energy system. Consumption patterns of previously uninfluenced consumers are, however, changed by this influence and the uncertainty in consumption forecast increases. A reliable supply and predictability in the future requires a sufficiently good forecast quality of consumption behaviour influenced in this way. This present dissertation is intended to contribute to the forecast of price-influenced load time series. The aim was to develop an overall concept for the analysis, design and forecast of influenced consumption behaviour. The newly developed forecasting method has significant advantages over established load forecasting methods. On the one hand, it shows a significantly improved forecasting quality. On the other hand, the forecast method makes it possible, on the basis of historical data from influenced consumers or consumer groups, to conclude and forecast not only the influenced consumption behaviour but also the uninfluenced consumption behaviour. The forecast and the resulting decomposition of the influenced consumption curve into the influenced and uninfluenced component is the sensible starting point for planning and pricing in the context of demand response. To estimate the schedule and the extent of the influence is only possible based on the forecasted uninfluenced consumer behaviour. The development of the new forecasting method is based on an extensively researched and refurbished state of knowledge, the problem definition in the interplay of planning, pricing, consumers and forecasting and the analysis of the characteristics of price-influenced consumption behaviour

Energie für unser Europa

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Die Vielfalt der Wege zu technischer Bildung

Im Mittelpunkt der Tagung stand der Umgang mit den besonderen aktuellen Herausforderungen in den Ingenieurwissenschaften. Der Tagungsband umfasst, neben dem Thema Durchlässigkeit zwischen beruflicher und akademischer Bildung, auch Beiträge z. B. zu Wissensstrukturen, zu Innovationen in der Ingenieurdidaktik, zu ethischen Aspekten in der Ingenieurwissenschaften und zu digitalen Medien in der Lehre. Gemeinsam beleuchten diese Beiträge die Vielfalt der Wege zu technischer Bildung.The conference focused the current challenges in the engineering sciences ans education. In addition to the issue of vocational and academic education, the conference paper also includes contributions, e.g. to knowledge structures, to innovations in engineering didactics, to ethical aspects in engineering sciences and to digital media in teaching. Together these contributions highlights the diversity of the ways to technical education

Resilience Engineering

The increasing complexity of our world makes the occurrence of disruptive events with unforeseeable consequences more likely. The future is characterised by uncertainty; therefore, societies and their critical infrastructures need resilience, understood as generic adaptability thanks to flexibility and loose resources. In this book, the author argues that resilience can be normatively desirable if it is used to combine individual freedom and security. Using this as his premise, he develops a new concept of resilience for civil security research and shows how the engineering sciences can implement it through system principles such as diversity, modularity, decentralisation and redundancy.illustratorDie zunehmende Komplexität unserer Welt macht das Auftreten disruptiver Ereignisse mit unvorhersehbaren Folgen wahrscheinlicher. Die Zukunft ist durch Unsicherheit gekennzeichnet. Deshalb brauchen Gesellschaften und ihre kritische Infrastrukturen Resilienz, verstanden als generische Anpassungsfähigkeit dank Flexibilität und loser Ressourcen. Der Autor argumentiert in diesem Buch, dass Resilienz durch das Zusammendenken von individueller Freiheit und Sicherheit normativ wünschenswert sein kann. Davon ausgehend entwickelt er ein neues Resilienz-Konzept für die zivile Sicherheitsforschung und zeigt, wie die Ingenieurwissenschaften dieses durch Systemprinzipien wie Diversität, Modularität, Dezentralität und Redundanz umsetzen können

Systemdienstleistungserbringung durch intelligente Gebäude

Within the ongoing transition of energy systems, new technologies are integrated into electrical distribution systems—e. g. distributed generation, electrical storage, electric vehicles and automated building energy management—which transform buildings into actively participating components inside the grid. This thesis analyses the influences of those intelligent buildings’ capabilities of optimizing their in-house energy flows on low-voltage grids and discusses the usability of those capabilities to provide system services. In order to minimize the limitations which arise for the economic acting on energy markets for the inhabitants of such buildings, the traffic light concept is shaped as an approach to provide necessary needed system services. Firstly, a technical traffic light is introduced to determine critical situations in the grid. Secondly, a topological traffic light identifies active components that can reasonably participate in the clearance of a critical situation. Thirdly, aspects of coordination by the traffic light are tackled by a closed-loop feedback mechanism that controls utility equipment and intelligent buildings by utilizing a two-staged mechanism for demand response. The three parts of the proposed traffic light approach are implemented in a Regional Energy Management System that utilizes a proposed Extended Generic Observer/Controller-Architecture. For a close-to-reality evaluation three reference grids for a rural, village, and suburban residential low voltage grid are derived from literature as well as three scenarios for the distribution of active components. In particular distributed generation, electrical storage and electric vehicles. The simulation of intelligent buildings, utility equipment, and the low voltage grid as well as the Regional Energy Management System are implemented in a Co-Simulation environment that extends the Organic Smart Home to a microgrid simulation. Furthermore, this simulation is extended towards a Software-in-a-Hardware-Loop-Environment comprising the Co-Simulation and the KIT Energy Smart Home Lab as a real intelligent building, to comply with the necessity of evaluating the Regional Energy Management System with real hardware. Here, a loose coupling of software and hardware components is established by using event-based communication schemes utilizing a message bus and an artificial mains is used to align the environmental conditions between simulation and real building. The capabilities of the Regional Energy Management System to stabilize low voltage systems, especially in future scenarios, are investigated in simulation studies and its operation is successfully demonstrated in the presented Software-in-a-Hardware-Loop-Environment during a six-day test phase in the real intelligent building