Power Usage Optimization of Multimodal Energy Supply Systems - Interactive curriculae of TU Ilmenau

Wünschenswerte Vorkenntnisse:

• Grundlagen elektrischer Energieversorgungssysteme
• Grundlagen der Prozess- und Datenanalyse
• Physikalische Grundlagen im Bereich thermischer Prozesse
• Mathematische Grundlagen im Bereich der Optimierung  
  

Die Studierenden haben Kenntnisse in:

• Sektorengekoppelte (cross-sektorale) Energiesysteme
• Entscheidungshilfesysteme (Assistenzsysteme) für die optimale Prozessführung
• Aufgaben von Entscheidungshilfesystemen
• Entscheidungskonzepte
• Entwurfsgrundlagen
• Wissenstypen und Wissensermittlung
• Einordnung von Experten-, Beratungs- und Entscheidungshilfesystem
• Planungsebenen in der Energiewirtschaft
• Entscheidungstheorie
• Grundmodelle
  
• Entscheidungssituationen (Sicherheit, Risiko, Unsicherheit und Spielsituation)
  
• Automatische Klassifikation
  
• Merkmale, Objekte und Klassen
• Klassifikatortypen: Deterministische Klassifikatoren, Fuzzy-Klassifikatoren, Neuronale Netz-Klassifikatoren, Bayes Klassifikatoren, Abstandsklassifikatoren
  
• Klassifikatorentwurf
• Fuzzy Systeme
• Grundlagen der Fuzzy-Theorie
• Konzepte von Zugehörigkeitsfunktionen
• Fuzzyfizierung, Fuzzy-Regel-Verarbeitung und Defuzzyfizierung
• Modellbildung mit Fuzzy-Systemen
• Neuronale Netze
• Grundlagen künstlicher neuronaler Netze
• Lernverfahren Back Propagation Verfahren
• Modellbildung mit Neuronalen Netzen (Statik, Dynamik)
• Methoden zur Energiezeitreihenprognose
• Prozess-, System- und Signalmodell
• Vorgehensweise der experimentellen Modellbildung
• Grundansatz für die Modellbildung
• Ausgewählte Ansätze zur Zeitreihenprognose
• Methoden zur Energieeinsatzoptimierung:
• Optimierungsverfahren und Anwendungsgebiete
• Identifikation der Problemstellung, Festlegung des Bilanzraumes und Modellierung der energiewirtschaftlichen Problemstellung
• Szenarien- und Variantenrechnung
  
• Multiagentensysteme für die dezentrale, verteilte optimale Entscheidungsfindung
• Grundlagen, Begrifflichkeiten
• Anwendungsgebiete
• Ziele und Interaktion von Agenten
• Lernverfahren       
  

Erwerb von Kompetenzen

• Nach der Veranstaltung sind die Studierenden in der Lage, die Sektorenkopplung und somit cross-sektorale Energiesysteme zu erklären sowie die Vor- und Nachteile und die damit verbundenen Herausforderungen abzuleiten.
• Die Studierenden sind nach der Vorlesung befähigt, zwischen den markt- und netzseitigen Aufgaben und Anforderungen für die optimale Betriebsführung cross-sektoraler Energiesysteme zu unterscheiden.
• Die Studierenden sind nach dem Besuch der Vorlesung in der Lage, die Einsatzmöglichkeiten von Entscheidungshilfesystemen (Assistenzsysteme) für die Problemstellungen der Energieeinsatzoptimierung zu erläutern.
• Die Studierenden sind nach Abschluss des Moduls mit verschiedenen Ansätzen und Methoden der Entscheidungstheorie, der automatischen Klassifikation, der Fuzzy-Systeme und der künstlichen Neuronalen Netze vertraut.
• Ferner sind die Studierenden am Ende der Veranstaltung befähigt, energiewirtschaftliche Problemstellungen mit den Methoden der Energieeinsatzoptimierung oder der Multi-Agenten-Systeme zu lösen.
• Nach dem Besuch eines rechnergestützten Seminars können die Studierenden die Eigenschaften relevanter Optimierungsmodelle beurteilen.
• Die Studierenden beurteilen die Methoden zur Energieeinsatzoptimierung und sind fähig, Optimierungsmodelle zu erstellen und korrekt zu lösen.
• Nach Abschluss des Modules können die Studierenden in Beziehungen zu ihren Mitmenschen der Situation angemessen zu handeln.
  

Energieeinsatzoptimierung für multimodale Energiesysteme: Versorgungsmedien- und sektorenübergreifende Energiesysteme, Zeitreihenanalyse- und -prognose: Mathematische Methoden zur Analyse und Identifikation von linearen und nichtlinearen Energiezeitreihen (Bedarf, und Erzeugung), Erstellung geeigneter Prognosemodelle und Methoden zur Bewertung der Prognosegüte; Verfahren zur Energieeinsatzoptimierung: Linear, gemischt ganzzahlig und nichtlinear; Vorgehensweise zur Modellierung und Erstellung von mathematischen Optimierungsaufgaben; Übungen zur Energieprognose und zur Energieeinsatzoptimierung

Präsenz- oder Online-Veranstaltung möglich

• Präsenzveranstaltung: Präsentation mit Beamter, Tafelbilder,  Aushändigung der entsprechenden Skripte  
• Online-Veranstaltung: Präsentation per Web-Konferenz

• Bazaraa, Sherali, Shetty: "Nonlinear Programming: Theory and Algorithms", 3. Auflage, John Wiley & Sons, Inc., 2014,
• Bomze, I. M., Grossmann, W.: "Optimierung - Theorie und Algorithmen - Eine Einführung in Operation Research für Wirtschaftsinformatiker", Wissenschaftsverlag Mannheim, Leipzig, Wien, Zürich 1993, ISBN 3-411-15091-2
• Bonnans, J.-F., Gilbert, J.C., Lemarechal, C., Sagastizábal, C.A.: "Numerical Optimization", Springer, ISBN 978-3-540-35447-5
• K.H. Borgwardt, "Optimierung, Operation Research, Spieltheorie: Mathematische Grundlagen", Birkenhäuser, 2001
• S. I. N. Bronstein, K.A. Semendjajew, G. Grosche, V. Ziegler, D. Ziegler: "Teubner-Taschenbuch der Mathematik" ,Teuber Stuttgart, Leipzig 1996
• M. Kaltschmidt, W. Streicher, A. Wiese: "Erneuerbare Energien - Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit, Umweltaspekte, 4. Auflage, Springer-Verlag Heidelberg, 1993, 1997, 2003, 2006, ISBN-10 3-540-28204-1
• Siegfried Heiler, Paul Michels: "Deskriptive und Explorative Datenanalyse", R. Oldenbourg Verlag GmbH, 1994, ISBN 978-3-486-22786-4
• J. Karl: "Dezentrale Energiesysteme - Neue Technologien im liberalisierten Energiemarkt", De Gruyter Oldenbourg, 2012, 2. Auflage, ISBN 978-3486577228
• Koch, M., Kuhn Th., Wernstedt, J.: "Fuzzy Control"; Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH, München 19896
• Lothar Sachs: "Angewandte Statistik - Anwendung statistischer Methoden", 9. Auflage, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1999, ISBN 978-3-662-05750-6
• Benjamin Schleinzer: "Flexible und hierarchische Multiagentensysteme", VDM Verlag, 2008, ISBN 9783639025736
• R. Schlittgen, B. Streitberg: "Zeitreihenanalyse", R. Oldenbourg Verlag GmbH, 9. Auflage, München, 2001, ISBN: 978-3486257250
• Rainer Schlittgen: "Multivariate Statistik", Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH, 2009, ISBN 978-3486585957
• Alireza Soroudi: "Power System Optimazation Modeling in GAMS", Springer 2017, ISBN 978-3-319-62349-8
• Winfried Stier: "Methoden der Zeitreihenanalyse", Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 2001, ISBN 3-540-41700-1
• Wernstedt, Jürgen: "Experimentelle Prozessanalyse"; Verlag Technik, Berlin 1989
• Zell: "Simulation neuronaler Netze", 4. unveränderter Nachdruck, Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH München, 2003, ISBN 3-486-24350-0