Analyse von Lastmanagementinstrumenten für die Energienachfrage im Haushaltssektor: unter Berücksichtigung technologischer Veränderungen
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Apprimus Verlag
2016
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| Ausgabe: | 1. Auflage |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVIII, 240 Seiten Illustrationen, Diagramme |
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| adam_text | Titel: Analyse von Lastmanagementinstrumenten für die Energienachfrage im Haushaltssektor
Autor: Bock, Martin Sebastian
Jahr: 2016
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis.....................................................................................................................................I
Abbildungsverzeichnis............................................................................................................................V
Tabellenverzeichnis..............................................................................................................................VII
Symbolverzeichnis.................................................................................................................................IX
Abkürzungsverzeichnis.....................................................................................................................XVII
Einheitenverzeichnis...........................................................................................................................XIX
1 Einleitung.........................................................................................................................................1
1.1 Ausgangslage und Problemstellung.........................................................................................1
1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise.............................................................................................4
2 Grundlagen und Rahmenbedingungen des Lastmanagements.........................................................7
2.1 Überblick über den Energiesektor............................................................................................7
2.2 Erzeugung elektrischer Energie.............................................................................................10
2.2.1 Kraftwerkstechnologien zur Erzeugung elektrischer Energie...........................................11
2.2.2 Ökonomische und ökologische Auswirkungen der Erzeugung.........................................18
2.2.3 Energieversorgung durch das Verbundnetz.......................................................................22
s 2.2.4 Rechtliche Rahmenbedingungen.......................................................................................25
2.2.5 Zwischenfazit zur Energieerzeugung................................................................................28
2.3 Verbrauch elektrischer Energie..............................................................................................29
2.3.1 Überblick über den Energieverbrauch im Haushaltssektor...............................................29
2.3.2 Verbrauch durch konventionelle Geräte............................................................................33
2.3.3 Verbrauch durch neuartige Geräte.....................................................................................37
2.3.4 Veränderungen der Verbrauchsseite..................................................................................41
2.3.5 Zwischenfazit zum Energieverbrauch...............................................................................43
2.4 Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch elektrischer Energie............................................44
2.4.1 Gestaltung des Ausgleichsverfahrens................................................................................44
2.4.2 Auswirkungen steigender Fluktuationen auf das Ausgleichsverfahren.............................47
2.4.3 Problematik schwankender Energiepreise für Energieversorgungsunternehmen.............49
2.4.4 Zwischenfazit zum Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch.........................................51
2.5 Lastmanagement im Haushaltssektor.....................................................................................51
2.5.1 Definition und Ziele des Lastmanagements......................................................................52
2.5.2 Umsetzung des Lastmanagements in Haushalten..............................................................55
2.5.3 Anpassung der Gerätenutzung in Reaktion auf Lastmanagementinstrumente..................57
2.5.4 Potential des Einsatzes von Lastmanagement...................................................................59
2.5.5 Implementierung in Pilotprojekten und Feldstudien.........................................................63
2.5.6 Zwischenfazit zum Einsatz des Lastmanagements im Haushaltssektor............................67
2.6 Fazit und Ableitung von Anforderungen an eine Untersuchungsmethode............................68
3 Ansätze zur Untersuchung eines integrierten Lastmanagements in Haushalten............................73
3.1 Modelle zur Generierung von Haushaltslastprofilen.............................................................73
3.1.1 Überblick über Modelle zur Generierung von Haushaltslastprofilen................................73
3.1.2 Bottom-up Modelle zur Generierung von Haushaltslastprofilen.......................................76
3.2 Modellierung der Instrumente des Lastmanagements in bottom-up Modellen......................83
3.2.1 Simulationsverfahren.........................................................................................................83
3.2.2 Multiagentenbasiertes Lastmanagement............................................................................87
3.2.3 Optimierungserfahren........................................................................................................90
3.2.4 Weitere Verfahren.............................................................................................................94
3.3 Modelle zur integrierten Betrachtung verschiedener Energieformen in Haushalten.............96
3.3.1 Integration verschiedener Energieformen in Simulationsmodellen..................................97
3.3.2 Integration verschiedener Energieformen in Optimierungsproblemen.............................97
3.4 Lastanpassung und Komfort in quantitativen Modellen......................................................100
3.4.1 Nutzerverhalten mit Grenzwerten...................................................................................101
3.4.2 Nutzerverhalten mit Berechnung von Komfortkosten.....................................................103
3.4.3 Nutzwertfunktionen zur Abbildung von Haushaltsverhalten..........................................104
3.5 Fazit zur Literaturanalyse und Konkretisierung der Anforderungen...................................106
4 Entwicklung einer Untersuchungsmethode..................................................................................109
4.1 Oberblick über das Gesamtkonzept......................................................................................109
4.2 Modellierung der Akteure....................................................................................................113
4.2.1 Allgemeine Aspekte der Modellierung............................................................................113
4.2.2 Modellierung des Energieversorgungsunternehmens......................................................117
4.2.3 Modellierung der Strukturebene der Haushalte...............................................................119
4.2.4 Modellierung der Verhaltensebene der Haushalte...........................................................123
4.3 Verfahren zur Berechnung der Auswirkungen des Lastmanagements................................127
4.3.1 Überblick über das dreistufige Untersuchungsverfahren................................................128
4.3.2 Generierung der Simulationsumwelt und der Population heterogener Haushalte...........129
4.3.3 Simulation zur Berechnung unbeeinßusster Haushaltslastprofile...................................137
4.3.4 M1LSOP zur Berechnung der Auswirkungen von Lastmanagementinstrumenten.........146
4.4 Überblick über die Implementierung...................................................................................149
4.4.1 Implementierung und Schnittstellen der Verfahrensstufen.............................................149
4.4.2 Verifikation der Umsetzung............................................................................................150
4.5 Zwischenfazit.......................................................................................................................151
5 Validierung und exemplarische Anwendung...............................................................................153
5.1 Datengrundlage und -aufbereitung.......................................................................................153
5.1.1 Parametrisierung der Haushaltsagenten...........................................................................153
5.1.2 Parametrisierung der Umwelt..........................................................................................155
5.1.3 Parametrisierung der Geräte mit verschiebbarer und nicht-verschiebbarer Nutzung......157
5.1.4 Parametrisierung elektrisch betriebener Fahrzeuge.........................................................160
5.1.5 Parametrisierung der Geräte mit anpassbarer Nutzung...................................................161
5.1.6 Parametrisierung dezentraler PV-Anlagen......................................................................163
5.2 Modellvalidierung und -kalibrierung...................................................................................163
5.2.1 Validierung der Generierungs- und Simulationsstufe.....................................................163
5.2.2 Kalibrierung der Optimierungsstufe................................................................................168
5.3 Exemplarische Anwendung an Fallstudien des deutschen Haushaltssektors.......................169
5.3.1 Vorgehen der Untersuchungen und Kennzahlen.......................................169
5.3.2 Darstellung der Fallstudien und der Ergebnisse der Untersuchungen.............................172
5.4 Ableitung von Handlungsempfehlungen..............................................................................185
5.4.1 Handlungsempfehlungen für Energieversorgungsunternehmen......................................185
5.4.2 Handlungsempfehlungen für Haushalte..........................................................................188
5.4.3 Handlungsempfehlungen für weitere Akteure.................................................................189
6 Kritische Würdigung und Ausblick..............................................................................................191
6.1 Kritische Würdigung des entwickelten Modells..................................................................191
6.2 Ausblick und weiterer Forschungsbedarf.............................................................................193
7 Zusammenfassung........................................................................................................................197
Literaturverzeichnis..............................................................................................................................201
Anhang .........................................................................................................................................229
A. Detailierung der Eingangsdaten...................................................................................................229
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