Studienarbeit Friedemann Hegge

 

Analyse agentenbasierter Ansätze im Energiemanagement für Stadtquartiere

Architektur eines agentenbasierten Energiemanagements Urheberrecht: EBC Architektur eines agentenbasierten Energiemanagements

Die Arbeit befasst sich mit der Analyse verschiedener Multi-Agenten-System (MAS) basierter Regelungsstrategien für das Energiemanagement von Microgrids und entwickelt ein neues Konzept für eine MAS basierte Regelungsstrategie.

Einleitend wird der Stand der Technik von intelligenter Regelung bezüglich der Einsatzplanung von flexiblen Verbrauchern und Erzeugern in Microgrids vorgestellt. Auf der Basis einer Gegenüberstellung der gefundenen Ansätze nach verschiedenen Kategorien werden diese in drei verschiedene Typen unterteilt. Bei Kooperativen MASen interagieren die Agenten in Bezug auf gemeinsame globale Zielvorgaben. Kompetitive MASe sind in der Regel marktbasiert und werden wiederum in zwei Typen unterteilt: in Ansätze mit einem festen Marktpreis, bei dem das Angebot der Nachfrage entspricht, und Ansätze, bei denen die Agenten Strom untereinander zu unterschiedlichen Preisen handeln. Es sei angemerkt, dass auch ein kompetitives MAS für die Umsetzung einer übergeordneten Zielvorgabe eingesetzt werden kann, welche dann indirekt über die individuellen Zielvorgaben erreicht wird.

Basierend auf den Erkenntnissen aus der Analyse wird das Konzept für den neuartigen Ansatz eines MAS für das Energiemanagement in einem Microgrid entwickelt. Dabei wird beispielhaft ein Micgrogrid mit Photovoltaikzellen, Windkraftanlagen, Wärmepumpen als Verbraucher mit verschiebbaren Lasten, Kraftwärmekopplungen und einfachen Generatoren betrachtet. Zudem werden auch die Verbraucher mit nicht verschiebbaren Lasten berücksichtigt. Ziel der Regelungsstrategie ist die Maximierung des intern genutzten Anteils der im Microgrid vorhandenen erneuerbaren Energien. Der Ansatz basiert auf einem kompetitiven MAS und einem Microgrid-internen Elektrizitätsmarkt mit einem Marktpreis, der alle 15 Minuten gesetzt wird. Die Strategie beinhaltet aber auch eine längerfristige (24 h) Einsatzplanung der flexiblen Verbraucher und Erzeuger, um die Effizienz im Sinne der Zielvorgabe zu erhöhen. Die längerfristige Einsatzplanung basiert auf Vorhersagen für den Verbrauch und die Erzeugung aus den Microgrid-internen Windkraftanlagen und Photovoltaikanlagen. Der Einsatz von flexiblen Verbrauchern und regelbaren Erzeugern wird dabei von jeweils eigenen Agenten geplant mit der jeweiligen Zielfunktion, Kosten zu minimieren beziehungsweise Gewinne zu maximieren. Wichtig ist, dass die Einsatzplanung sequentiell und nicht simultan erfolgt, um Überschwingungseffekte zu vermeiden, die durch nicht abgestimmte Planung mehrerer Agenten entstehen können.