% Skript zur Ausführung des PVprog-Algorithmus % Simulation mit F5 oder Run starten %% 1. Import der Eingangsdaten load('Simonsfeld_EB&Autarkie_20170816.mat') % P_ld(t): elektrische Haushaltslast (load demand) in W % p_pv(t): spezifische PV-Leistungsabgabe in kW/kWp [0...1] % time: Zeitstempel im datenum-Format % Die Grundlage für die Lastdaten stellt ein elektrisches Lastprofil eines % Haushalts (Nr. 31 der Datenbasis [Tja15]) mit einem Jahresstrombedarf von % 5010 kWh dar. Das PV-Erzeugungsprofil wurde auf Basis von % meteorologischen Daten des DWD vom Standort Lindenberg (Brandenburg) des % Jahres 2013 erstellt. Der spezifische Jahresertrag des simulierten % PV-Systems beträgt 1004 kWh/kWp. Details des verwendeten % PV-Simulationsmodells können [Wen13] entnommen werden. Die zeitliche % Auflösung beider Zeitreihen beträgt 1 min. % [Tja15] T. Tjaden, J. Bergner, J. Weniger, V. Quaschning: Repräsentative % elektrische Lastprofile für Wohngebäude in Deutschland auf 1-sekündiger % Datenbasis (2015) % % [Wen13] J. Weniger, V. Quaschning: Begrenzung der Einspeiseleistung von % netzgekoppelten Photovoltaiksystemen mit Batteriespeichern. In: 28. % Symposium Photovoltaische Solarenergie. Bad Staffelstein, 2013 %% 2. Parametrisierung des PV-Speichersystems % Folgende Größen können angepasst werden P_year=146; % Jahresstrombedarf in MWh P_stc=reshape(repmat([0*P_year:0.1*P_year:2.5*P_year], 26, 1), 1, []); % Nennleistung des PV-Generators in kWp C_bu=reshape(repmat([0*P_year:0.1*P_year:2.5*P_year]', 1, 26), 1, []); % nutzbare Speicherkapazität des Batteriespeichers in kWh P_bwr=0.5*C_bu; % oder so. [0*P_year:0.05*P_year:1.25*P_year]; % Nennleistung des Batteriewechselrichters in kW p_gfl=0.5; % spezifische Einspeisegrenze in kW/kWp (z.B. 50%-Einspeisebegrenzung des KfW-Programms) %% 3. Simulation eines PV-Speichersystems mit frühzeitiger und prognosebasierter Batterieladung % P_stc wird als Vektor übergeben % Wahl der Betriebsstrategie for bs=1 % (1: frühzeitig, 2: prognosebasiert) % for P_stc=0*P_year:0.1*P_year:2.5*P_year % % C_bu=[0*P_year:0.1*P_year:2.5*P_year]; % P_bwr=[0*P_year:0.05*P_year:1.25*P_year]; % p_gfl=0.5; [a,e,v,pf,eb,soc]=pvprog(time,p_pv,P_ld,bs,P_stc,C_bu,P_bwr,p_gfl); a = reshape(a, 26, 26); e = reshape(e, 26, 26); % Beschreibung der Ergebnis-Variablen: siehe pvprog.m % Autarkiegrad (a), Eigenverbrauch (e), Abregelungsverluste (v), Leistungsflüsse (pf), % Energiebilanzen (eb) und Ladezustand (soc) je nach Betriebsstrategie % speichern if bs==1 % frühzeitig a_fz=a; e_fz=e; v_fz=v; pf_fz=pf; eb_fz=eb; soc_fz=soc; else % prognosebasiert a_pb=a; e_pb=e; v_pb=v; pf_pb=pf; eb_pb=eb; soc_pb=soc; % end end end %% 4. Verarbeitung der Simulationsergebnisse % %% 4.1 Ergebnis-Tabelle erstellen % % Y={'Autarkiegrad in %','Eigenverbrauch in %','Abregelungsverluste in %','PV-Erzeugung in kWh','Stromverbrauch in kWh','Direktverbrauch in kWh','Batterieladung in kWh', ... % 'Batterieentladung in kWh','Netzeinspeisung in kWh','Netzbezug in kWh','Abregelung in kWh'}; % % if exist('eb_fz','var') && exist('eb_pb','var') % % X={'fruehzeitig','prognosebasiert'}; % Zfz=[a_fz*100; e_fz*100; v_fz*100; eb_fz.E_pv; eb_fz.E_ld; eb_fz.E_du; eb_fz.E_bc; eb_fz.E_bd; eb_fz.E_gf; eb_fz.E_gs; eb_fz.E_ct]; % Zpb=[a_pb*100; e_pb*100; v_pb*100; eb_pb.E_pv; eb_pb.E_ld; eb_pb.E_du; eb_pb.E_bc; eb_pb.E_bd; eb_pb.E_gf; eb_pb.E_gs; eb_pb.E_ct]; % Z=[Zfz,Zpb]; % % elseif bs==1 % X={'fruehzeitig'}; % Z=[a_fz*100; e_fz*100; v_fz*100; eb_fz.E_pv; eb_fz.E_ld; eb_fz.E_du; eb_fz.E_bc; eb_fz.E_bd; eb_fz.E_gf; eb_fz.E_gs; eb_fz.E_ct]; % % else % X={'prognosebasiert'}; % Z=[a_pb*100; e_pb*100; v_pb*100; eb_pb.E_pv; eb_pb.E_ld; eb_pb.E_du; eb_pb.E_bc; eb_pb.E_bd; eb_pb.E_gf; eb_pb.E_gs;eb_pb.E_ct]; % % end % % Results=array2table(round(Z*10)/10,'RowNames',Y,'VariableNames',X); % disp(Results) % %% 4.2 Jahresmittlerer Tagesverlauf der Leistungsflüsse % % if exist('eb_fz','var') && exist('eb_pb','var') % % for bs=1:2 % % if bs==1 % pf=pf_fz; % else % pf=pf_pb; % end % % ini = zeros(96,1); % pfm = struct('P_pvm',ini,'P_ldm',ini,'P_dum',ini,'P_bcm',ini,'P_bdm',ini,'P_gfm',ini,'P_gsm',ini,'P_ctm',ini); % varm = fieldnames(pfm); % var = {'P_pv','P_ld','P_du','P_bc','P_bd','P_gf','P_gs','P_ct'}; % for i=1:8 % pfm.(varm{i}) = mean(reshape(pf.(var{i}),96,[]),2); % end % % fig=figure; % % barplt=[.... % pfm.P_gfm,... % pfm.P_bcm,... % pfm.P_dum,... % pfm.P_ctm,... % pfm.P_pvm*-1,... % pfm.P_dum*-1,... % pfm.P_bdm*-1,... % pfm.P_gsm*-1,... % ]/1000; % % dt=time(2)-time(1); % h=bar(time(1:96),barplt,'stacked','LineStyle','none','barwidth',1.0); % hold on; % % h(1).FaceColor = [0.8000 0.8000 0.8000]; % h(2).FaceColor = [0.4667 0.6745 0.1882]; % h(3).FaceColor = [1.0000 0.8000 0]; % h(4).FaceColor = [0 0 0]; % h(5).FaceColor = 'none'; % h(6).FaceColor = h(3).FaceColor; % h(7).FaceColor = [0.2000 0.4000 0]; % h(8).FaceColor = [0.3137 0.3137 0.3137]; % % ax=gca; % set(gcf,'color','w'); % datetick('x',15) % % ax.XLim=[time(1) time(97)]; % ax.YLabel.String = 'Leistung in kW'; % ax.XLabel.String = ' '; % % l=legend([h(7) h(2) h(3) h(1) h(8) h(4)],{'Batterieentladung','Batterieladung','Direktverbrauch','Netzeinspeisung',... % 'Netzbezug','Abregelung'},'Location','northwest'); % legend('boxoff') % % if bs == 1 % title({'Jahresmittlerer Tagesverlauf der Leistungsflüsse';'frühzeitige Batterieladung'},'FontWeight','normal'); % else % title({'Jahresmittlerer Tagesverlauf der Leistungsflüsse';'prognosebasierte Batterieladung'},'FontWeight','normal'); % end % % fonsize=9; set(findall(fig,'-property','FontSize'),'FontSize',fonsize); set(findall(fig,'-property','FontName'),'FontName','Verdana');ax.YLabel.FontSize=fonsize; % l.FontSize=8.5; % % ax = gca; % ax.YTickLabel = strrep(ax.YTickLabel, '.', ','); % set(gca,'Layer','top') % hold off; % % fig.Units = 'normalized'; % if bs == 1 % pos = fig.Position; % fig.Position(1) = 0.01; fig.Position(2) = 0.92-pos(4); % elseif bs == 2 % pos2 = fig.Position; % fig.Position(1) = 0.02+pos(3); fig.Position(2) = 0.92-pos(4); % end % end % end % % %% 4.3 Tagesverlauf der Leistungsflüsse an einem sonnigen Tag % % % Tag des Jahres für die Grafik % dsel=203; % % if exist('eb_fz','var') && exist('eb_pb','var') % % for bs = 1:2 % % if bs==1 % pf=pf_fz; % else % pf=pf_pb; % end % for i=1:8 % tmp = pf.(var{i}); % pf.(var{i}) = tmp((dsel-1)*96+1:dsel*96); % end % % fig = figure; % % barplt=[.... % pf.P_gf,... % pf.P_bc,... % pf.P_du,... % pf.P_ct,... % pf.P_pv*-1,... % pf.P_du*-1,... % pf.P_bd*-1,... % pf.P_gs*-1,... % ]/1000; % % dt=time(2)-time(1); % h=bar(time(1:96),barplt,'stacked','LineStyle','none','barwidth',1.0); % hold on; % % h(1).FaceColor = [0.8000 0.8000 0.8000]; % h(2).FaceColor = [0.4667 0.6745 0.1882]; % h(3).FaceColor = [1.0000 0.8000 0]; % h(4).FaceColor = [0 0 0]; % h(5).FaceColor = 'none'; % h(6).FaceColor = h(3).FaceColor; % h(7).FaceColor = [0.2000 0.4000 0]; % h(8).FaceColor = [0.3137 0.3137 0.3137]; % % ax=gca; % set(gcf,'color','w'); % datetick('x',15) % % ax.XLim=[time(1) time(97)]; % ax.YLabel.String = 'Leistung in kW'; % ax.XLabel.String = ' '; % ax.YLim=[-2.5 P_stc]; % % l=legend([h(7) h(2) h(3) h(1) h(8) h(4)],{'Batterieentladung','Batterieladung','Direktverbrauch','Netzeinspeisung',... % 'Netzbezug','Abregelung'},'Location','northwest'); % legend('boxoff') % % if bs == 1 % title({'Verlauf der Leistungsflüsse an einem sonnigen Tag';'frühzeitige Batterieladung'},'FontWeight','normal'); % else % title({'Verlauf der Leistungsflüsse an einem sonnigen Tag';'prognosebasierte Batterieladung'},'FontWeight','normal'); % end % % set(findall(fig,'-property','FontSize'),'FontSize',fonsize); set(findall(fig,'-property','FontName'),'FontName','Verdana');ax.YLabel.FontSize=fonsize; % l.FontSize=8.5; % % frame=1:96; % P_pvframe=p_pv((dsel-1)*96+1:dsel*96)*1000*P_stc; % if max(P_pvframe)>p_gfl*P_stc*1000 % frame=frame(P_pvframe>p_gfl*P_stc*1000); % p=plot(time(frame),repmat(p_gfl*P_stc,size(frame)),'LineWidth',1.5,'Color',[0.8000 0.2000 0]); % text(time(ceil(frame(end)+20)),p_gfl*P_stc,[num2str(p_gfl*100),'%-Grenze'],'FontName','Verdana','FontSize',8.5,'Color',[0.8000 0.2000 0]) % end % % ax.YTickLabel = strrep(ax.YTickLabel, '.', ','); % set(ax,'Layer','top') % hold off; % % fig.Units = 'normalized'; % if bs == 1 % pos3 = fig.Position; % fig.Position(1) = 0.01; fig.Position(2) = pos(2)-0.08-pos3(4); % elseif bs == 2 % pos4 = fig.Position; % fig.Position(1) = 0.02+pos(3); fig.Position(2) = pos2(2)-0.08-pos4(4); % end % end % end %% 4.4 Autarkiegrad und Eigenverbrauch Heatmaps figure('Name','Eigenverbrauch [%]') P_stc=[0*P_year:0.1*P_year:2.5*P_year]; % Nennleistung des PV-Generators in kWp C_bu=[0*P_year:0.1*P_year:2.5*P_year]; % nutzbare Speicherkapazität des Batteriespeichers in kWh Eigenverbrauch=heatmap(P_stc/P_year,C_bu/P_year,e_fz,'Colormap',summer); % Eigenverbrauch=heatmap(e_fz,'Colormap',summer); xlabel('PV-Leistung in kWp/MWh'); Eigenverbrauch.XDisplayData = ([0:0.1:2.5]); xlim ([0 2.5]); ylabel('nutzbare Speicherkapazität in kWh/MWh'); Eigenverbrauch.YDisplayData = ([0:0.1:2.5]); ylim ([0 2.5]); for bs = 1 title('Eigenbedarf bei frühzeitiger Batterieladung'); end figure('Name','Eigenverbrauch [%]') % Eigenverbrauch=heatmap(P_stc/P_year,C_bu/P_year,e,'Colormap',summer); Eigenverbrauch=heatmap(e_pb,'Colormap',summer); xlabel('PV-Leistung in kWp/MWh'); Eigenverbrauch.XDisplayData = ([0:0.1:2.5]); xlim ([0 2.5]); ylabel('nutzbare Speicherkapazität in kWh/MWh'); Eigenverbrauch.YDisplayData = ([0:0.1:2.5]); ylim ([0 2.5]); for bs = 2 title('Eigenbedarf bei prognosebasierter Batterieladung'); end figure('Name','Autarkiegrad [%]') % Autarkiegrad=heatmap(P_stc/P_year,C_bu/P_year,e,'Colormap',summer); Autarkiegrad=heatmap(a_fz,'Colormap',summer); xlabel('PV-Leistung in kWp/MWh'); Autarkiegrad.XDisplayData = ([0:0.1:2.5]); xlim ([0 2.5]); ylabel('nutzbare Speicherkapazität in kWh/MWh'); Autarkiegrad.YDisplayData = ([0:0.1:2.5]); ylim ([0 2.5]); for bs = 1 title('Autarkiegrad bei frühzeitiger Batterieladung'); end figure('Name','Autarkiegrad [%]') % Autarkiegrad=heatmap(P_stc/P_year,C_bu/P_year,e,'Colormap',summer); Autarkiegrad=heatmap(a_pb,'Colormap',summer); xlabel('PV-Leistung in kWp/MWh'); Autarkiegrad.XDisplayData = ([0:0.1:2.5]); xlim ([0 2.5]); ylabel('nutzbare Speicherkapazität in kWh/MWh'); Autarkiegrad.YDisplayData = ([0:0.1:2.5]); ylim ([0 2.5]); for bs = 2 title('Autarkiegrad bei prognosebasierter Batterieladung'); end %% 4.5 Nicht erforderliche Variablen löschen clearvars -except time p_pv P_ld P_stc C_bu P_bwr p_gfl pf_pb eb_pb a_pb e_pb v_pb pf_fz eb_fz a_fz e_fz v_fz Results