Bachelor/Masterarbeit

Forschungsthema:Modeling and Forecasting of Balancing Power / Modellierung und Prognose von Regelleistung
Typ:Bachelor/Masterarbeit
Datum:ab sofort
Betreuung:
Eric Jahnke
Zusatzfeld:
Sustainable Energy Markets und Future Energy Commodities

Hintergrund

Da der permanente Ausgleich zwischen Stromangebot (Erzeugung) und Stromnachfrage (Last) nicht immer optimal erreicht werden kann, wird – neben anderen Ausgleichsmechanismen - Regelreserve als System- und Netzdienstleistung durch die Übertragungsnetzbetreiber vorgehalten und bei Bedarf als Regelenergie eingesetzt.

Obwohl in Deutschland immer mehr Stromlast durch volatile (wetterabhängige) Regenerative Energiequellen statt konventionellen Kraftwerken gedeckt wird, ist die absolute Häufigkeit des Abrufs von Regelenergie in der Vergangenheit stetig gesunken. Das erscheint kontraintuitiv, da der Ausgleich von Stromangebot und Stromnachfrage aufgrund der geringeren Regelbarkeit der Erzeugungsanlagen unsicherer geworden ist.

Details zur Arbeit

Inhalte der Arbeit

In der Arbeit sollen – je nach Typ, Umfang und Vertiefung – verschiedenen Fragestellungen hinsichtlich der Modellierung und Prognose für Abrufwahrscheinlichkeit, Abrufdauer, Abrufmenge oder Preisen von Regelleistung/Regelenergie nachgegangen werden:

1. Hat sich neben der Häufigkeit der Abrufe auch die Dauer der Abrufe verringert?

2. Können Muster oder Anomalien hinsichtlich des Regelenergieabrufs detektiert werden?

3. Lassen sich die Erkenntnisse auf alle Regelleistungsprodukte (FCR, aFRR, mFRR) anwenden?

4. Haben die regulatorischen Veränderungen des Marktdesigns der Regelenergie-Auktionen (Europäische Harmonisierung für aFRR und mFRR) veränderte Muster aufgezeigt?

5. Besteht ein Zusammenhang zwischen dem Strommix der Erzeugung eines Landes, den Strom-Lastprofilen und dem Einsatz von Regelleistung?

6. Wie hat sich der Zusammenhang zwischen den Regelleistungsauktionen und den Strombörsen (DA/ID) entwickelt?

Zusammenfassung der möglichen thematischen Ausgestaltung:

- Literaturrecherche zu Studien, Analysen und Berichten zum Status Quo der Modellierung von Regelenergieabruf sowie Signalen und Variablen zur Vorhersage von Abrufwahrscheinlichkeit und -dauer

- Suche und Aufbereitung von Datenquellen zur Analyse der Regelenergieprodukten (in Deutschland oder mehrere Europäische Länder)

- Statistische und visuelle Analysen der Abruf- und Auktionsdaten von Regelenergieprodukten (z.B. mit Methoden der Explainable AI)

- Modellierung von Abrufwahrscheinlichkeiten und Abrufdauer der Regelleistungsprodukte mit klassischen statistischen Verfahren und ML-Methoden für Deutschland oder mehrere Europäische Länder (z.B. mit Klassifikationsalgorithmen)

- Statistische Analyse des Zusammenhangs von Europäischen Regelenergiemärkten und Strommärkten (z.B. mit linearen und nicht-linearen Regressionsverfahren)

Vorkenntnisse/Anforderungen

- Energiewirtschaftliches und energietechnisches Grundwissen

- Statistisches und mathematisches Grundwissen

- Grundwissen mit MS Office Anwendungen (Excel, Word, PowerPoint)

- Grundwissen in min. 1 höheren Programmiersprache (Python, R, Julia, MATLAB etc.)

Optional: Grundwissen in Java

Bewerbung

Mit CV und aktuellem Transcript of Records an: eric.jahnke∂kit.edu

Daten

- Datensätze zu Regelenergieabrufen für Deutschland (Quelle: Regelleistung.net und Netztransparenz)

- Datensätze zu Regelenergiepreisen für Deutschland (Quelle: SMARD)

- Datensätze zu Preisen und Volumen von Regelenergie für verschiedene Europäische Länder (Quelle: ENTSO-E)

- Datensätze für regionale und überregionale Wetterdaten für verschiedene Länder Europas (Quelle: Meteostat und Copernicus Climate Services)