ZeiKo - Operative und strategische Optimierung dezentraler Energiesysteme mit langfristigen zeitlichen Kopplungen
Hintergrund
Ein wesentliches Problem bei der Umsetzung der Energiewende ist die Stabilität der Versorgungsnetze. Insbesondere im Stromnetz ist der Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch ein wesentlicher Faktor für die Sicherstellung einer verlässlichen Stromversorgung mit gleichbleibender Qualität. Aus diesem Grund belohnen viele Gesetze und Regelungen einen möglichst gleichmäßigen Stromlastgang und somit eine gleichmäßige Belastung der Netze. Es wird ein möglichst günstiges Verhältnis von Spitzenlast (Anschlussleistung) und Gesamtenergiebezug angestrebt. So wird in größeren dezentralen Energiesystemen für gewöhnlich ein Leistungspreis für die Jahresleistungsspitze erhoben. Außerdem gibt es zum Beispiel Vergünstigungen der Netzentgelte bei hohen Vollbenutzungsstundenzahlen, das heißt, einem ausgeglichenen Verhältnis von Energieverbrauch und Spitzenleistung.
Der Betrieb und die Planung dezentraler Energiesysteme werden durch diese Anreize deutlich komplexer. Sowohl die Planung als auch der Betrieb dezentraler Energiesysteme können durch mathematische Optimierung sinnvoll unterstützt werden. Viele der Anreize an den verschiedenen Energiemärkten (z. B. Leistungspreise und Maximierung der Vollbenutzungsstundenzahl) führen zu langfristigen zeitlichen Kopplungen der Energiesystemmodelle. Zur Optimierung dezentraler Energiesysteme unter Berücksichtigung dieser langfristigen zeitlichen Kopplungen sind neue mathematische Verfahren erforderlich, die im Rahmen dieses Projekts erarbeitet werden sollen.
Zielstellung des Projekts
Gegenstand dieses Projekts ist die operative und strategische Optimierung dezentraler Energiesysteme mit langfristigen zeitlichen Kopplungen. Darunter sind sowohl industrielle Energiesysteme als auch Energiesysteme größerer Liegenschaften oder Quartiere zu verstehen. Nicht direkt betrachtet werden soll dabei die Seite der Netzbetreiber bzw. der Netzstabilität. Die Notwendigkeit, Optimierungen mit langfristigen zeitlichen Kopplungen durchzuführen, ergibt sich häufig daraus, dass von den Netzbetreibern bzw. den Regulierungsbehörden Anreize gesetzt werden, die langfristige zeitliche Kopplungen beinhalten.
Inhalt des Projektes ist es, eine Methodik zu entwickeln, die die Problemklasse anhand des Modells eines Energiesystems erkennt und dann adaptiv einen geeigneten Algorithmus für die jeweilige Problemklasse ausführt. Dazu sind bestehende Algorithmen für bereits gelöste Fragestellungen einzubinden und neue Algorithmen für ungelöste Fragestellungen zu entwickeln. Die so entstehenden Algorithmen sollen von Entscheidern in der Energiebranche angewandt werden. Diese Entscheider sind Betreiber von Energiesystemen im operativen Bereich, Besitzer von Energiesystemen im strategischen Bereich und Berater der vorher genannten Gruppen, die die Optimierung als Teil ihrer Dienstleistung anbieten.
