title: Entwicklung und Evaluation eines heuristischen Ladelastmanagement-Algorithmus für Elektro-Bus-Betriebshöfe in Vorarlberg
Creators: name: Bauer, Dominik
Publisher: name: FH Vorarlberg (Fachhochschule Vorarlberg)
Year: 2024
Subjects: subject: 500 Naturwissenschaften und Mathematik

description: Diese Masterarbeit umfasst die Entwicklung und Evaluation eines heuristischen Ladelastmanagement-Algorithmus für Elektrobusbetriebshöfe in Vorarlberg. Angesichts der zunehmenden Elektrifizierung von Busflotten führt ein fehlendes Lademanagement zu hohen Spitzenlasten, da aufgrund der Fahrpläne häufig ein gleichzeitiges Laden der Busse direkt bei Ankunft stattfindet. Der Algorithmus zielt darauf ab, die auftretende Spitzenleistung an den Ladeorten durch eine geeignete zeitliche Einplanung der Ladeintervalle zu reduzieren. Basierend auf dem Fahrplan entstehen Ladefenster mit spezifischem Energiebedarf. Durch eine definierte Ladeleistung der Busse ergibt sich die Länge eines Ladeintervalls, das innerhalb des Ladefensters eingeplant werden muss. Für alle möglichen Ladeintervalle wird die resultierende Spitzenleistung ermittelt. Falls mehrere gleichwertige Optionen bestehen, wird ein Ladeintervall gewählt, das die geringste Überschneidung mit anderen Ladeintervallen aufweist, um mehr Flexibilität für folgende Ladeintervalle zu gewährleisten. Dazu wird ein heuristischer Algorithmus aus der Literatur erweitert und an die Gegebenheiten in Vorarlberg angepasst, um die zeitliche Flexibilität der Ladeintervalle zu nutzen. Diese Erweiterungen ermöglichen die Betrachtung mehrerer Depots, einschließlich Zwischenladungen, unterschiedlicher Ladeleistungen und eines variablen Optimierungshorizonts über mehrere Tage. Da die zeitbasierte Berechnung der Leistungen für alle möglichen Ladeintervalle sehr rechenintensiv ist, wird eine Methode vorgestellt, die eine Auswahl einer kleineren Menge an Möglichkeiten erzeugt, um den Rechenaufwand zu verringern. Die Ergebnisse zeigen, dass auch bei den Gegebenheiten in Vorarlberg eine deutliche Reduktion der Spitzenleistungen erreicht wird, bei gleichzeitig sehr schneller Berechnung der Ergebnisse.
description: This master's thesis involves the development and evaluation of a heuristic charging load management algorithm for electric bus depots in Vorarlberg. In view of the increasing electrification of bus fleets, a missing charging management leads to high peak loads, as buses are often charged simultaneously on arrival due to the timetables. The algorithm aims to reduce the peak power occurring at the charging locations by scheduling the charging intervals appropriately. Charging windows with specific energy demands are created based on the timetable. A defined charging power of the buses results in the length of a charging interval that must be scheduled within the charging window. The resulting peak power is determined for all possible charging intervals. If there are several equivalent options, a charging interval is selected that has the least overlap with other charging intervals in order to ensure more flexibility for subsequent charging intervals. For this purpose, a heuristic algorithm from the literature is extended and adapted to the conditions in Vorarlberg in order to utilize the temporal flexibility of the charging intervals. These extensions enable the consideration of several depots, including intermediate charging, different charging powers and a variable optimization horizon over several days. Since the time-based calculation of the power for all possible charging intervals is very computationally intensive, a method is presented that generates a selection of a smaller set of possibilities in order to reduce the computational effort. The results show that, even under the conditions in Vorarlberg, there is a significant reduction in peak power while the results are calculated very quickly.