Prognosen des Leistungsbedarfs volatiler Energieversorgungsnetze am Beispiel elektrischer Bahnen

Abstract

Für 50-Hz-Landesnetze der Energieversorgung gibt es eine Vielzahl von Prognosemethoden des Energiebedarfs. Diese können aber nur mit mäßigem Erfolg als Leistungsprognose für Bahnenergieversorgungen angewendet werden. Aufgrund von Besonderheiten, wie dem Zugfahrplaneinfluss und den dadurch entstehenden zeitlich und örtlich stark veränderlichen elektrischen Bahnleistungsbedarf, werden spezialisierte Vorhersagemethoden des Leistungsbedarfs benötigt. Zur Vorhersage der Gesamtleistung eines 16,7-Hz-Bahnenergienetzes werden daher in dieser Arbeit verschiedene Prognosemethoden entwickelt und angewendet. Der Fokus des zeitlichen Vorhersagehorizonts ist auf wenige Tage gelegt. Der elektrische Bahnleistungsverlauf wird in charakteristische Frequenzbereiche zerlegt. Zu jedem dieser Frequenzbereiche werden die Zusammenhänge mit den Einflussfaktoren des Bahnbetriebs aufgezeigt und eine geeignete bekannte Prognosemethode ausgewählt oder eine neue Prognosemethode entwickelt. Dabei wird Vorwissen aus der physikalischen Modellierung der einzelnen Verbraucher angewendet. Zusätzlich werden die stochastischen Anteile des elektrischen Bahnleistungsverlaufs quantifiziert. Die Anwendungen für Lastprognosen werden aufgezeigt und für jede Anwendung die einzelnen Prognosemethoden passend zusammengefügt und praktisch erprobt. Dabei übertreffen die entwickelten Prognosemethoden in Bezug auf die Genauigkeit die Resultate konventioneller und marktüblicher Prognosen. Die Ergebnisse der Forschungsarbeit, die am Beispiel von elektrischen Bahnen-ergieversorgungen erarbeitet werden, gewinnen aufgrund der zunehmenden Volatilität der Residuallast in Landes- und Industrienetzen an Bedeutung und können dorthin übertragen werden.