Vergleichende Analyse von Software zur Modellierung von Energiesystemen mittels Integration in ein Framework zur Transformation
Creators: name: Schnute, Darwin
Publisher: name: TUHH Universitätsbibliothek
Year: 2022
Subjects: subject: Energiesysteme
subject: Modellierung
subject: Optimierung
subject: Softwarevergleich
subject: Tessif
subject: Szenarioanalyse
classificationCode: 620
subject: Ingenieurwissenschaften

description: Das Projekt Tessif, in dessen Rahmen diese Arbeit verfasst wurde, stellt ein Softwareinterface, das einen automatisierten und standardisierten Vergleich von Software zur Modellierung und Optimierung von Energiesystemen ermöglicht. Bislang enthalten sind Oemof und PyPSA, an die jeweils ein in Tessif formuliertes Energiesystem zur Optimierung übergeben werden kann. Der Ansatz basiert auf zwei für das Softwaremodell individuell entwickelter Funktionen für die Vor- und Nachbereitung aller relevanten Komponenten, Parameter und Daten, um das Energiesystem realistisch zu beschreiben. Tessif wurde entwickelt, um die jeweiligen Ergebnisse gegenüberzustellen und markante Unterscheide herauszuarbeiten. Das Ziel dieser Arbeit ist es das Softwaremodell FINE zu integrieren und erste Ergebnisse bezüglich eines Beispielenergiesystems zu untersuchen. Die Hauptaufgabe ist die individuellen Funktionen für die automatisierte Übersetzung (es2es) sowie die standardisierte Darstellung der Ergebnisse (es2mapping) zu entwickeln. Die Intention der Übersetzung ist es alle in Tessif vorhandenen Komponenten in FINE zu transformieren und der Optimierung zur Verfügung zu stellen. Die zweite zu entwickelnde Funktion ermöglicht die standardisierte Darstellung der Ergebnisse. Relevant sind detaillierte Informationen zu Erzeugungs- und Lastprofilen, den installierten Leistungen bzw. Kapazitäten sowie den flussbezogenen Emissionen und Kosten. Schließlich kann durch die während der Optimierung berechneten Gesamtkosten- und Emissionen eine Basis geschaffen werden, um die Ergebnisse der jeweiligen Software zu prüfen und vergleichbar zu machen. Mit Hilfe eines speziell für den Vergleich entwickelten Energiesystems ist eine Szenarioanalyse durchgeführt worden, um die Funktion und die Ergebnisse von FINE zu prüfen. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass die Integration von FINE annähernd gleiche Ergebnisse erzielt wie Oemof und PyPSA und damit korrekt integriert wurde. Geringfügige Unterschiede konnten identifiziert, analysiert und, sofern möglich, angepasst werden, damit die Softwaremodelle gleiches Verhalten aufweisen. Zusammenfassend konnte anhand erster Ergebnisse demonstriert werden, dass die Fähigkeiten von Tessif erweitert wurden und zukünftig auf dieser Grundlage eine Empfehlung formuliert werden kann, welche Software für die unterschiedlichen energietechnischen Bereiche den höchsten Nutzen erzielt.
description: The Tessif project, in the context of which this thesis was written, provides a software interface that enables an automated and standardized comparison of software for the modelling and optimization of energy supply systems. So far, Oemof and PyPSA are included and to which an energy system formulated in Tessif can be passed for optimization. The approach is based on two functions individually developed for the software model, to perform pre- and post-processing of all relevant components, parameters and data to realistically describe the energy system. Tessif is designed to compare the respective results, optimized with the same basis and to work out distinctive differences. The aim of this thesis is to integrate the software model FINE and to examine first results concerning an example energy system. The main task is to develop the individual functions for the automated transformation (es2es) as well as the standardized presentation of the results (es2mapping). Software for the optimization of energy systems usually makes use of five basic components (source, sink, energy conversion, storage and transmission). That serve to formulate and investigate a wide range of research topics. The intention of the translation is to automatically transform all components available in Tessif into the FINE specific interface and make them available for optimization. The second function to be developed enables the standardized presentation of the results. Relevant is detailed information about generation and load profiles, installed capacities as well as energy flow related emissions and costs. Finally, the total costs and emissions calculated during the optimization can be used as a basis for testing results of the respective software and making them initially comparable. In addition, a scenario analysis was carried out in this thesis, using an energy system specially developed for the comparison, in order to verify the function and results of FINE. Overall, it could be shown that the integration of FINE achieves approximately the same results as the integrations of Oemof and PyPSA and therefore is correctly integrated. Minor differences could be identified, analyzed and, if possible, adjusted to make the software models behave identically. In summary, initial results demonstrated that the capabilities of Tessif have been improved and, based on this, a recommendation can be formulated in the future to determine which software achieves the highest benefit in which scientific energy sector.