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44,85 €ISBN 978-3-8191-0602-6248 pages55 figuresGermanThesis
March 2026
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Alexander Harding
Zentrale und dezentrale Einsatzplanung Virtueller Kraftwerke an Spot- und Regelleistungsmärkten
Die vorliegende Promotionsschrift entstand vor dem Hintergrund der zunehmenden Integration erneuerbarer Energien und der daraus resultierenden Anforderungen an die wirtschaftliche und technische Einsatzplanung dezentraler Energieanlagen.
Virtuelle Kraftwerke (VKW) bündeln heterogene Erzeuger-, Speicher- und Verbrauchsanlagen und ermöglichen deren koordinierte Teilnahme an Strom- und Regelleistungsmärkten. In dieser Arbeit wird zunächst ein zentrales gemischt-ganzzahliges Optimierungsmodell entwickelt, das die Fahrplanoptimierung heterogener Netzanschlusspunkte unter Berücksichtigung gängiger Markt- und Vergütungsmechanismen sowie thermischer Bedarfe abbildet. Ein neuartiger Modellansatz erfasst dabei die Kopplung zwischen vorgehaltener Regelleistung und den technischen Betriebsgrenzen einzelner Anlagen.
Aufbauend darauf wird ein dezentraler agentenbasierter Optimierungsansatz auf Grundlage einer Lagrange-Relaxation vorgestellt, der das Gesamtproblem auf mehrere Agenten verteilt und zentrale Rechenengpässe adressiert.
Ein systematischer Vergleich beider Ansätze zeigt, dass der dezentrale Ansatz bei vergleichbarer Lösungsgüte signifikante Laufzeitvorteile bietet und damit einen praxisrelevanten Beitrag zur flexiblen Einsatzplanung Virtueller Kraftwerke für Forschung und Anwendung leistet.
Virtuelle Kraftwerke (VKW) bündeln heterogene Erzeuger-, Speicher- und Verbrauchsanlagen und ermöglichen deren koordinierte Teilnahme an Strom- und Regelleistungsmärkten. In dieser Arbeit wird zunächst ein zentrales gemischt-ganzzahliges Optimierungsmodell entwickelt, das die Fahrplanoptimierung heterogener Netzanschlusspunkte unter Berücksichtigung gängiger Markt- und Vergütungsmechanismen sowie thermischer Bedarfe abbildet. Ein neuartiger Modellansatz erfasst dabei die Kopplung zwischen vorgehaltener Regelleistung und den technischen Betriebsgrenzen einzelner Anlagen.
Aufbauend darauf wird ein dezentraler agentenbasierter Optimierungsansatz auf Grundlage einer Lagrange-Relaxation vorgestellt, der das Gesamtproblem auf mehrere Agenten verteilt und zentrale Rechenengpässe adressiert.
Ein systematischer Vergleich beider Ansätze zeigt, dass der dezentrale Ansatz bei vergleichbarer Lösungsgüte signifikante Laufzeitvorteile bietet und damit einen praxisrelevanten Beitrag zur flexiblen Einsatzplanung Virtueller Kraftwerke für Forschung und Anwendung leistet.
Keywords: Unit Commitment; Virtual Power Plants; Virtuelle Kraftwerke; Anlageneinsatzplanung; Gemischt-Ganzzahlige Einsatzplanung; Dezentrale Optimierung; Mixed-Integer Linear Programming; decentralized Optimization; Lagrangian Relaxation; Energiewende
Dortmunder Beiträge zu Energiesystemen, Energieeffizienz und Energiewirtschaft
Edited by Prof. Dr.-Ing. Christian Rehtanz, Dortmund
Volume 33
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Print version: 978-3-8191-0551-7
DOI 10.2370/9783819106026
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