Engineering Local Electricity Markets for Residential Communities

In line with the progressing decentralization of electricity generation, local electricity markets (LEMs) support electricity end customers in becoming active market participants instead of passive price takers. They provide a market platform for trading locally generated (renewable) electricity between residential agents (consumers, prosumers, and producers) within their community. Based on a structured literature review, a market engineering framework for LEMs is developed. The work focuses on two of the framework\u27s eight components, namely the agent behavior and the (micro) market structure. Residential agent behavior is evaluated in two steps. Firstly, two empirical studies, a structural equation model-based survey with 195 respondents and an adaptive choice-based conjoint study with 656 respondents, are developed, conducted and evaluated. Secondly, a discount price LEM is designed following the surveys\u27 results. Theoretical solutions of the LEM bi-level optimization problem with complete information and heuristic reinforcement learning with incomplete information are investigated in a multi-agent simulation to find the profit-maximizing market allocations. The (micro) market structure is investigated with regards to LEM business models, information systems and real-world application projects. Potential business models and their characteristics are combined in a taxonomy based on the results of 14 expert interviews. Then, the Smart Grid Architecture Model is utilized to derive the organizational, informational, and technical requirements for centralized and distributed information systems in LEMs. After providing an overview on current LEM implementations projects in Germany, the Landau Microgrid Project is used as an example to test the derived requirements. In conclusion, the work recommends current LEM projects to focus on overall discount electricity trading. Premium priced local electricity should be offered to subgroups of households with individual higher valuations for local generation. Automated self-learning algorithms are needed to mitigate the trading effort for residential LEM agents in order to ensure participation. The utilization of regulatory niches is suggested until specific regulations for LEMs are established. Further, the development of specific business models for LEMs should become a prospective (research) focus

Nutzen und Kosten von serviceorientierten Architekturen

Die vorliegende Forschungsarbeit liefert einen Beitrag zum Verständnis desArchitekturkonzeptes "serviceorientierte Architektur" (SOA). Durch die Forschungsarbeit wird erreicht, dass das Wissen bezüglich des Wirtschaftlichkeitspotentials einer SOA wesentlich erweitert und zusammenhängend dargestellt wird. Die innovativen Ergebnisse der Forschungsarbeit sind: Erstens wird eine allgemein tragfähige Definition einer SOA aufgestellt. Zweitens wird ein Qualitätsmodell hergeleitet, das zur Architekturbewertung geeignet ist. Dies erwies sich insbesondere deswegen als notwendig, weil bisherige Bewertungsmethoden aktuellen Ansprüchen nicht mehr gerecht werden oder auf die Bewertung spezifischer Situationen ausgerichtet sind. Drittens wird eine Bewertung des Wirtschaftlichkeitspotentials für SOA beispielhaft anhand der festgestellten Nutzen- und Kostenpotentiale vorgenommen. Weder die Praxis noch die Forschung konnten sich auf eine einheitliche Definition �SOA� festlegen. Bestrebungen um allgemein festzulegen, was unter eine SOA zu verstehen ist, wurden bisher nicht unternommen. Aus diesem Grund wird eine (Arbeits-) Definition aufgestellt, die diesem Anspruch gerecht werden kann: "Eine SOA ist ein Konzept für eine Softwarearchitektur, in dem Funktionen in Form von wiederverwendbaren, technisch voneinander unabhängigen und fachlich lose gekoppelten Services implementiert werden. Services können unabhängig von zugrunde liegenden Implementierungen über wohldefinierte und veröffentlichte Serviceschnittstellen aufgerufen werden. Serviceinteraktion findet über eine dafür vorgesehene Kommunikationsinfrastruktur statt. Mit einer SOA werden insbesondere die Gestaltungsziele der Geschäftsprozessorientierung, der Wandlungsfähigkeit, der Wiederverwendbarkeit und der Unterstützung verteilter Softwaresysteme verbunden." Ein Qualitätsmodell zur einheitlichen Bewertung einer Softwarearchitektur wird aufgestellt, das den Anforderungen zur Bewertung entsprechend den heute gestellten Anforderungen an eine Softwarearchitekturbewertung gerecht wird. Dazu zählen insbesondere Anforderungen bzgl. geschäftlicher Qualitätsattribute. Auch wird die Perspektive eines Qualitätsmodells erweitert: es wird erkannt, dass nicht nur die Perspektive von Softwareentwicklern, sondern auch die des Managements eines Unternehmens muß in eine Bewertung einfließen. Aus diesen Gründen wird auf Grundlage bestehender Forschungsergebnisse ein Qualitätsmodell abgeleitet, das die Qualitätsattribute Funktionserfüllung, Wandlungsfähigkeit, Benutzbarkeit, Verlässlichkeit, Effizienz, Wiederverwendbarkeit, Portabilität, Strategieunterstützung, Nachhaltigkeit und Integriertheit enthält. Zu diesen zehn Qualitätsattributen werden 32 Unterqualitätsattribute identifiziert. Um ein Wirtschaftlichkeitspotential aufstellen zu können, wird zunächst auf Grundlage des Qualitätsmodells eine Analyse des Nutzenpotentials einer �SOA� vorgenommen. Es wird festgestellt, dass eine allgemeine Bewertung einer SOA nur unter Unsicherheiten vorgenommen werden kann. Für konkrete Situationen lässt sich mittels des aufgestellten Qualitätsmodells eine spezifische Bewertung durchführen. Für die zehn Qualitätsattribute werden Bewertungen von �sehr negativ� bis �sehr positiv� und somit über die gesamte Skala vorgenommen. Die Bewertung �sehr negativ�, �negativ� und �positiv� werden jeweils einmal, �neutral� wird keinmal vergeben. Mit sieben Bewertungen von �sehr positiv� lässt sich eine klare Tendenz der positiven Bewertung des Nutzenpotentials feststellen. Anschließend wird das Kostenpotential einer SOA bewertet. Hier werden Kosten analysiert, die im Zusammenhang mit der Verwendung einer Unternehmens-IT entstehen. Für die Kosten der Infrastruktur, der Entwicklung und des Managements einer Unternehmens-IT, als auch für die Kosten des organisatorischen Wandels aufgrund des Einsatzes einer Unternehmens-IT, wird argumentiert, dass spezifische Kosten durch den Einsatz einer SOA entstehen. Mit Hilfe des argumentierten Nutzen- und Kostenpotentials wird ein Wirtschaftlichkeitspotential bzgl. der Kundenzufriedenheit, Mitarbeiterzufriedenheit, Wettbewerbssituation, der Beziehung zu Geschäftspartnern und interner Wirkungen aufgestellt. In diesem Bewertungsschritt wird dargestellt, wie eine Softwarearchitektur auf ein Unternehmen und das Ökosystem in dem es agiert, Einfluss ausübt. Mittels dieser getroffenen Argumentationen kann für eine spezifische Situation festgestellt werden, welche Auswirkungen eine SOA für das zugrunde gelegte Bewertungsumfeld aufweist

The importance of quality requirements in software platform development - a survey

This paper presents a survey where some quality requirements that commonly affect software architecture have been prioritized with respect to cost and lead-time impact when developing software platforms and when using them. Software platforms are the basis for a product-line, i.e. a collection of functionality that a number of products are based on. The survey has been carried out in two large software developing organizations using 34 senior participants. The prioritization was carried out using the Incomplete Pairwise Comparison method (IPC). The analysis shows that there are large differences between the importance of the quality requirements studied. The differences between the views of different stakeholders are also analyzed and it is found to be less than the difference between the quality requirements. Yet this is identified as a potential source of negative impact on product development cost and lead-time, and rules of thumb for reducing the impact are given