Advertisement

Strategies for Decentralised Balancing Power

  • Andreas Kamper
  • Anke Eßer
Part of the Studies in Computational Intelligence book series (SCI, volume 210)

Abstract

There are many different approaches to central load management in power supply systems, such as direct load control or price signals to control production and consumption. Despite these measures there will always be an imbalance between production and consumption, i.e. due to fluctuating resource availabilities and unforeseen changes in consumption. As CO 2 emissions and sustainable electricity production have entered the focus of attention in politics and industries, ecologically advantageous concepts avoiding inefficiencies in power supply are strongly promoted. In this article, a self-organising approach to small devices such as freezers or washing machines as well as Combined Heat and Power plants (CHP) is presented, which aims at avoiding imbalances in the power network. While each device has its own constraints and specific task (e.g. provide heat or wash clothes), most of them have a limited degree of freedom in their schedules. A P2P approach with an Evolutionary Algorithm in combination with a local search is used to identify suitable partners to cover their production or consumption and thus to adjust the load in a way to minimise network imbalances.

Keywords

Local Search Evolutionary Algorithm Knapsack Problem Energy Usage Power Supply System 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    Arndt, U., Roon, S.V., Wagner, U.: Virtuelle Kraftwerke: Theorie oder Realität? BWK 58(6), 52–57 (2006)Google Scholar
  2. 2.
    Auer, H., Huber, C., Stadler, M., Obersteiner, C., Ragwitz, M., Klobasa, M.: Modellierung von Kraftwerksbetrieb und Regelenergiebedarf bei verstärkter Einspeisung von Windenergie in verschiedene Energiesysteme unter Berücksichtigung des Lastmanagements, endbericht edn. TU Wien (2005)Google Scholar
  3. 3.
    Auer, H., Haas, R., Faber, T., Weißensteiner, L., Obersteiner, C., Fuchs, E., Heher, A., Höhne, U., Molnar, P., Kastner, S.: Faire Wettbewerbsbedingungen für Virtuelle Kraftwerke - Projektbericht im Rahmen der Programmlinie Energiesysteme der Zukunft. Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie, Wien (2006)Google Scholar
  4. 4.
    Chu, P.C., Beasley, J.E.: A genetic algorithm for the multidimensional knapsack problem. Journal of Heuristics 4(1), 63–86 (1998), http://dx.doi.org/10.1023/A:1009642405419 zbMATHCrossRefGoogle Scholar
  5. 5.
    dena: Zusammenfassung der wesentlichen Ergebnisse der Studie, Energiewirtschaftliche Planung für die Netzintegration von Windenergie in Deutschland an Land und Offshore bis zum Jahr 2020 (dena-Netzstudie) durch die Projektsteuergruppe (2005)Google Scholar
  6. 6.
    Driesen, J., Katiraei, F.: Design for Distributed Energy Sources. IEEE power & energy magazine, 30–40 (May/June 2008)Google Scholar
  7. 7.
    Eikmeier, B., Schulz, W., Krewitt, W., Nast, M.: Nationales Potential für hocheffiziente Kraft-Wärme-Kopplung. Euro Heat & Power 35(6), 2–10 (2006)Google Scholar
  8. 8.
    Eßer, A., Kamper, A., Franke, M., Möst, D., Rentz, O.: Scheduling of electrical household appliances with price signals. In: Waldmann, K.H., Stocker, U.M. (eds.) Operations Research Proceedings 2006. Springer, Heidelberg (2006)Google Scholar
  9. 9.
    ETSO, Current State of Trading Tertiary Reserves Across Borders in Europe. ETSO (2005)Google Scholar
  10. 10.
    EUROSTAT Energy - yearly statistics 2005 (2007)Google Scholar
  11. 11.
    EWI, Progno, Die Entwicklung der Energiemärkte bis zum Jahr 2030 - Energiereport IVB (2005)Google Scholar
  12. 12.
    EWI, Prognos, Energiereport IV - Die Entwicklung der Energiemärkte bis zum Jahr, Oldenbourg Industrieverlag (2005)Google Scholar
  13. 13.
    Forster, J.: Mehr als nur Regelenergie - Ein Jahr virtuelles Kraftwerk der Stadtwerke Unna. Energie Spektrum 20(4), 16–17 (2005)Google Scholar
  14. 14.
    hessenEnergie, Mikrogasturbinen im Markt der Kraft-Wärme-Kopplung (2004)Google Scholar
  15. 15.
    Hille, M., Pfaffenberger, W.: Power Generation in Germany: How to Close the Gap in Gemeration Capacity in the Context of a Liberalized Energy Market. In: 3rd Conference on Applied Infrastructure Research Network Economics: Financing, Regulation and Capacity Allocation in Infrastructure Sectors, pp. 953–972 (2004)Google Scholar
  16. 16.
    Kellerer, H., Pferschy, U., Pisinger, D.: Knapsack problems. Springer, Heidelberg (2004)zbMATHGoogle Scholar
  17. 17.
    Ingenierubüro, H.K.: Das virtuelle Regelkraftwerk (2008)Google Scholar
  18. 18.
    Kirby, B.: Spinning Reserve From Responsive Loads. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge (2003)Google Scholar
  19. 19.
    Kumar, R., Banerjee, N.: Analysis of a multiobjective evolutionary algorithm on the 0-1 knapsack problem. Theor. Comput. Sci. 358(1), 104–120 (2006)zbMATHCrossRefMathSciNetGoogle Scholar
  20. 20.
    Marquardt, F.: Analyse industrieller Bereitstellungspotentiale an Netzregelenergie (Diplomarbeit). Universität Karlsruhe, Karlsruhe (2007)Google Scholar
  21. 21.
    Möst, D., Genoese, M., Eßer, A., Rentz, O.: European electricity and emission market modeling - the design of emission allocation plans and its effects on investment planning. In: IEEE Proceedings of the 5th Conference on the Euroepean electricity market (EEM) (2008)Google Scholar
  22. 22.
    Olsen, A.: Penalty functions and the knapsack problem. In: Proceedings of the First IEEE Conference on Evolutionary Computation, 1994 IEEE World Congress on Computational Intelligence, vol. 2, pp. 554–558 (1994)Google Scholar
  23. 23.
    Rosen, J.: The future role of renewable energy sources in European electricity supply: A model-based analysis for the EU-15. Universitätverlag Karlsruhe, Karlsruhe (2007)Google Scholar
  24. 24.
    Rothweiler, H.: Marktgesetz oder Manipulation. Energiespektrum (11), 24–25 (2005)Google Scholar
  25. 25.
    der Markttransparenz in Stromhandel’” SBLAV, Verbesserung der Markttransparenz auch auf europäischer Ebene / Strompreisbildung an der EEX. In: Wirtschaftsministerkonferenz am 19./20, Darmstadt (November 2007)Google Scholar
  26. 26.
    StromNZV, Verordung über den Zugang zu Elektrizitätsversorgungsnetzen (Stromnetzzugangsverordnung) vom 25. Juli (BGBL Teil I, S. 2243) (2005)Google Scholar
  27. 27.
    Uyar, S., Eryiğit, G.: Improvements to penalty-based evolutionary algorithms for the multi-dimensional knapsack problem using a gene-based adaptive mutation approach. In: GECCO 2005: Proceedings of the 2005 conference on Genetic and evolutionary computation, pp. 1257–1264. ACM, New York (2005)CrossRefGoogle Scholar
  28. 28.
    VDEW, Repräsentative VDEW-Lastprofile (1999)Google Scholar
  29. 29.
    VDEW, Energie im Haushalt, Berlin (2002)Google Scholar
  30. 30.
    Roon, S.V., Arndt, U., Wagner, U.: Simulation von Mikro-KWK-Anlagen zur Bewertung von Netzintegrationskonzepten. In: 5th International Energiewirtschaftstagungs 2007 an der TU Wien (2007)Google Scholar
  31. 31.
    Wacker, J., Schulz, C., Kurrat, M.: Virtuelle Kraftwerke mit Mini-Blockheizkraftwerken - eine wirtschaftliche Utopie? EW 104(17/18), 20–23 (2005)Google Scholar
  32. 32.
    Ziesing, H.J.: KWK-Potentiale in Deutschland und deren Erschließung. Energiewirtschaftliche Tagesfragen (ET) 58(3), 50–59 (2008)Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

Authors and Affiliations

  • Andreas Kamper
    • 1
  • Anke Eßer
    • 2
  1. 1.Institute AIFBKarlsruher Institute of TechnologyKarlsruheGermany
  2. 2.Institute IIPKarlsruher Institute of TechnologyKarlsruheGermany

Personalised recommendations