Verbundmodellierung und Regelung

Im Fokus stehen mathematische Modelle, um große Verbundsysteme lokal geregelter Speichereinheiten als Ganzes zu analysieren (z.B. Auswirkungen des Schwarmverhaltens bzw. stochastischer Resonanz auf Lastprofile und Speicher-Zielgrößen) und nicht nur um Lösungstrajektorien für bestimmte Startwerte zu generieren, wie z.B. Multiagenten - Simulationsmodelle. Am bekanntesten und am besten untersucht sind die Fokker-Planck-PDE der Zustandsdichten für Thermostat-geregelte Speicherverbunde (thermostatically controlled loads, TCL).

Markov-Ketten über Temperaturhistogrammen sind notwendige und effiziente numerische Werkzeuge zur Approximation, aber die Quantisierungsfehler verfälschen das Oszillationsverhalten der Populationen; sie dämpfen es viel stärker als in der Realität. Daher werden auch alternative zeitdiskrete Methoden für Spezialfälle untersucht, z.B. Transformation der Start- Wahrscheinlichkeitsdichten für Temperaturen, Betriebszustände und physikalische Speicherparameter gemeinsam (heterogene Verbunde).

Hauptziele der Modellierung sind

1.       Realistische Beurteilung des transienten Verhaltens von Verbunden, welche auf vielfältige Weise - direkt über Sollwerte oder randomisierte Schaltsignale (ggf. mit Verzögerung), oder indirekt über Echtzeit- Preissignale - beeinflusst werden. Dies ist vor allem im Zeitmaßstab von Sekunden bis Minuten wichtig, um Regelleistung oder Frequenzreserve zu erbringen.

2.       Modellgestützte Steuerung und Regelung unter speziellen, Resonanz vermeidenden, Randbedingungen (etwa begrenzte Rampensteigung oder Mindesterholungszeit nach Beanspruchung der Regelleistung). Ein weiterer Schwerpunkt sind dezentrale und im Kommunikationsbedarf sparsame Regelungsarchitekturen (im Hinblick auf die Messung der Last / der Energiezustandsdaten: Anonymität versus Steuerbarkeit).