ModEst - Softwaregestützte Modellidentifikation anhand von Messdaten im Bereich industrieller Energiesysteme

Zielstellung des Projektes

Bei der Optimierung von Planung und Betrieb eines Energiesystems kommen komplexe Modelle zum Einsatz. Die Modellbildung für die einzelnen Anlagen ist immer noch ein großes Hemmnis für viele Anwender. Gleichzeitig liegen aber in modernen Energiesystemen zunehmend Messdaten aus Energiemanagementsystemen vor. Im Projekt "ModEst" soll die Modellierung von Energiesystemen unter Einbeziehung der Daten unterstützt oder automatisiert werden. Es sollen geeignete Methoden sowohl zur Strukturidentifikation als auch zur Parameteridentifikation (z. B. von Wirkungsgraden) entwickelt und implementiert werden. Je nach Problemstellung gibt es verschiedene Teilaufgaben:

  • Anpassen von Parametern eines bestehenden Modells
  • Erweiterung und Präzisierung eines bestehenden Modells durch Strukturidentifikation
  • Modellierung einer Anlage, bei der keinerlei Zusammenhänge bekannt sind (Black-Box)
  • Online-Validierung und Online-Aktualisierung eines bestehenden Modells

Projektergebnisse

Für die Vorverarbeitung der Messdaten wurde ein neues Fehlstellenergänzungsverfahren entwickelt, welches auf dreifach exponentieller Glättung basiert. Mit diesem lassen sich auch größere Lücken in Zeitreihen ergänzen, die einen periodischen Verlauf aufweisen. Alternative Ansätze mithilfe neuronaler Netze wurden ebenfalls untersucht.

Für die Strukturidentifikation wurde ein neues Modellbildungsverfahren entwickelt, welches statistische Zusammenhänge in den Messdaten ausnutzt, um ein geeignetes Modell zwischen einer Ausgabezeitreihe und mehreren Eingabezeitreihen zu bilden. Das Verfahren wurde in einen Softwaredemonstrator implementiert. Es kann zum Beispiel angewandt werden, um aus Wetterdaten einen Wärmebedarf zu berechnen. Durch die Automatisierung gelingt es auch Anwendern ohne Fachwissen zu Statistik bzw. den Messdaten, gute Modelle zu bilden. Das neue Verfahren wurde bei einem Meilensteintreffen erfolgreich vorgestellt.

Projektpartner

  • RWTH Aachen, Lehrstuhl für Technische Thermodynamik
  • Currenta GmbH & Co. OHG, Leverkusen