Effiziente Quantifizierung und Darstellung der aggregierten Flexibilität von Elektrofahrzeugen

Kernkonzepte

Eine neuartige Methode zur effizienten Quantifizierung und Darstellung der aggregierten Ladeflexibilität von Elektrofahrzeugflotten innerhalb eines festen Flexibilitätsfensters.

Zusammenfassung

Die Forschungsarbeit präsentiert eine neuartige Methode zur effizienten Quantifizierung und Darstellung der aggregierten Ladeflexibilität von Elektrofahrzeugflotten.

Der Kern der Methode ist die Einführung der UL-Flexibilität, einer diskreten, permutablen Flexibilitätsdarstellung, die auf den Eigenschaften der individuellen Elektrofahrzeugflexibilität aufbaut. Die UL-Flexibilität kann exakt aggregiert werden, indem die individuellen UL-Parameter addiert werden, was eine skalierbare und recheneffiziente Darstellung der Gesamtflexibilität ermöglicht.

Im Detail wird gezeigt, wie die UL-Flexibilität eines einzelnen Elektrofahrzeugs parametrisiert und in eine Polytop-Darstellung überführt werden kann. Anschließend wird bewiesen, dass die Aggregation der UL-Flexibilität über eine Minkowski-Summe erfolgen kann, was eine deutliche Verbesserung der Recheneffizienz gegenüber direkten Aggregationsmethoden darstellt.

Die Leistungsfähigkeit des Ansatzes wird anhand von Fallbeispielen und numerischen Vergleichen mit direkten Aggregationsmethoden demonstriert. Dabei zeigt sich, dass die Komplexität des UL-Flexibilitätsansatzes unabhängig von der Anzahl der aggregierten Fahrzeuge ist, während direkte Aggregation deutlich rechenintensiver wird.

Statistiken

Die maximale Ladeleistung des Elektrofahrzeugs 1 beträgt 20 kW, die minimale Ladeleistung 0 kW und der Energiebedarf liegt zwischen 15 und 25 kWh.
Die maximale Ladeleistung des Elektrofahrzeugs 2 beträgt 10 kW, die minimale Ladeleistung 5 kW und der Energiebedarf liegt zwischen 20 und 30 kWh.
Die aggregierte maximale Ladeleistung der beiden Elektrofahrzeuge beträgt 30 kW, der aggregierte minimale Ladeleistung 5 kW und der aggregierte Energiebedarf liegt zwischen 35 und 55 kWh.

Zitate

"Eine neuartige Methode zur effizienten Quantifizierung und Darstellung der aggregierten Ladeflexibilität von Elektrofahrzeugflotten innerhalb eines festen Flexibilitätsfensters."
"Die UL-Flexibilität kann exakt aggregiert werden, indem die individuellen UL-Parameter addiert werden, was eine skalierbare und recheneffiziente Darstellung der Gesamtflexibilität ermöglicht."
"Die Komplexität des UL-Flexibilitätsansatzes ist unabhängig von der Anzahl der aggregierten Fahrzeuge, während direkte Aggregation deutlich rechenintensiver wird."

Wichtige Erkenntnisse aus

Efficient Quantification and Representation of Aggregate Flexibility in Electric Vehicles

by Nanda Kishor... um arxiv.org 03-19-2024

https://arxiv.org/pdf/2310.02729.pdf

Tiefere Fragen

Wie könnte die vorgestellte Methode zur Aggregation der Flexibilität von Elektrofahrzeugen in Märkte für Flexibilitätsdienstleistungen integriert werden?

Die vorgestellte UL-Flexibilitätsmethode bietet eine effiziente Möglichkeit, die Flexibilität von Elektrofahrzeugen zu aggregieren und in Flexibilitätsmärkten zu nutzen. Durch die genaue Darstellung der Flexibilität jedes einzelnen Elektrofahrzeugs mittels UL-Parametern können diese aggregiert werden, um die Gesamtflexibilität eines Fahrzeugpools zu bestimmen. Diese aggregierte Flexibilität kann dann in Energiemärkten oder bei Netzbetreibern eingesetzt werden, um die Ladevorgänge der Elektrofahrzeuge zu optimieren und auf die Anforderungen des Stromnetzes abzustimmen. Durch die präzise Darstellung der Flexibilität können Aggregatoren und Betreiber von Flexibilitätsmärkten fundierte Entscheidungen treffen und die Elektrofahrzeuge effizient in das Energiemanagement integrieren.

Welche Herausforderungen ergeben sich, wenn die Ankunfts- und Abfahrtszeiten der Elektrofahrzeuge stochastisch sind und nicht einem festen Zeitfenster entsprechen?

Bei stochastischen Ankunfts- und Abfahrtszeiten der Elektrofahrzeuge ergeben sich mehrere Herausforderungen für die Aggregation ihrer Flexibilität. Erstens wird die Planung und Optimierung der Ladevorgänge komplexer, da die Verfügbarkeit der Fahrzeuge nicht vorhersehbar ist. Dies erfordert flexible Algorithmen und Modelle, die auf unvorhersehbare Änderungen reagieren können. Zweitens kann die Unsicherheit der Ankunfts- und Abfahrtszeiten zu Schwierigkeiten bei der genauen Bestimmung der verfügbaren Flexibilität führen, da die Fahrzeuge möglicherweise nicht während des gesamten Flexibilitätsfensters verfügbar sind. Drittens müssen Aggregationsmethoden entwickelt werden, die die stochastischen Natur der Fahrzeugverfügbarkeit berücksichtigen und dennoch eine präzise Aggregation der Flexibilität ermöglichen.

Inwiefern lässt sich die UL-Flexibilitätsdarstellung auf andere Arten flexibler Lasten wie Wärmepumpen oder Industrieprozesse übertragen?

Die UL-Flexibilitätsdarstellung kann auf andere Arten flexibler Lasten wie Wärmepumpen oder Industrieprozesse übertragen werden, um ihre Flexibilität effizient zu aggregieren. Ähnlich wie bei Elektrofahrzeugen können die UL-Parameter für diese Lasten definiert werden, um ihre Flexibilität in Bezug auf Lade- oder Betriebsbeschränkungen zu beschreiben. Durch die Aggregation dieser UL-Parameter für eine Gruppe von Lasten können die Gesamtflexibilität und Leistungsfähigkeit des Systems bestimmt werden. Dies ermöglicht eine präzise Planung und Optimierung des Energiemanagements unter Berücksichtigung der Flexibilität verschiedener Lastenarten. Die UL-Flexibilitätsdarstellung bietet somit eine vielseitige Methode zur effizienten Aggregation und Nutzung der Flexibilität verschiedener Lasten in Energiemärkten und Netzbetriebssystemen.