Skip to content

Zeitreihen in Simulationen hinterlegen

Navigation:

Integration von Zeitreihen

Häufig sind die Eingabeparameter einer Simulation, wie zum Beispiel ein Energiebedarf, im zeitlichen Verlauf nicht konstant. Beispielsweise kann ein Wärmebedarf im Verlauf eines Tages und im Wechsel der Jahreszeiten schwanken, da eine Abhängigkeit von Wettereinflüssen, wie der Außentemperatur vorliegt. Um diese Schwankungen in der Simulation abzubilden, können in TOP-Energy zeitlich variable Eingabeparameter (Zeitreihen) hinterlegt werden. Einen Überblick über die Zeitreihenfunktionen enthält der Artikel Schnelleinstieg: Arbeiten mit Zeitreihen. Der vorliegende Artikel widmet sich speziell der Eingabe zeitabhängiger Parameter, den Besonderheiten der darauf folgenden Simulationen und der Betrachtung der Zeitreihen.

Zeitreihen einfügen

Die zeitlich variablen Eingabeparameter werden mit dem ETA (Engineering Time Series Analyzer) hinterlegt und bearbeitet. ETA steht zur Visualisierung und Bearbeitung von Zeitreihen in TOP-Energy zur Verfügung. Er kann auch von TOP-Energy unabhängig als Software zur Bearbeitung von Zeitreihen verwendet werden.

Eingabeparameter im ETA öffnen

Das Einfügen eines zeitlich variablen Eingabeparameters erfolgt, wie auch für konstante Eingabewerte, in der Formularansicht der Komponente. Zeitreihen können in dem Formular der Komponente für Eingabewerte, bei denen rechts vom Eingabefeld das Symbol mit dem Tooltip Zeitreihe einfügen zu sehen ist, hinterlegt werden. Dies zeigt die folgende Abbildung am Beispiel der Komponente Wärmebedarf.

Der Button öffnet den Engineering Time Series Analyzer (ETA). Im Projektexplorer des ETA erscheint in einer Baumstruktur der geöffnete Eingabewert (siehe folgende Abbildung). Der ETA legt zunächst eine Zeitreihe mit dem im Formular eingetragenen Wert als Konstante an. Diese Zeitreihe ist im Plotfenster sichtbar. Weiterführende Informationen zur Bedienoberfläche des ETA sind im verlinkten Artikel zu finden.

Wenn für einen Parameter in TOP-Energy bereits eine Zeitreihe hinterlegt wurde, dient im Formular anstelle des Hinzufügen-Buttons der Plotvorschau-Button dem Anzeigen der Zeitreihe in TOP-Energy (ohne erneutes Öffnen des ETA). Auf dem Menübutton zeigt ein kreisförmiges rotes Zeichen mit einem weißen Minuszeichen darin an, dass der Bestandteil entfernt werden kann.

Mit einem Knopfdruck im Start-Ribbon können Sie alle Eingabezeitreihen im ETA öffnen (siehe folgende Abbildung).

Zeitreihen erstellen

Für den im ETA-Projektexplorer geöffneten Parameter kann eine neue Zeitreihe erstellt werden. Grundsätzlich können Zeitreihen wie folgt erzeugt werden:

  • Import: In den meisten Fällen werden Zeitreihen aus bestehenden csv-, txt- und Excel-Dateien, wie in diesem Artikel beschrieben, importiert. Ein Dialog unterstützt hierbei den Importvorgang und ermöglicht eine Vorverarbeitung der Daten. Beispielsweise können fehlerhafte Datenpunkte korrigiert werden. Diese Funktion steht im Projekt-Ribbon des ETA in der Gruppe Importieren zur Verfügung (siehe folgende Abbildung).
  • Standardzeitreihen: In TOP-Energy sind Standardzeitreihen hinterlegt, die in das Projekt übernommen werden können. Diese Funktion steht im Projekt-Ribbon des ETA in der Gruppe Neue Zeitreihen zur Verfügung (siehe folgende Abbildung).
Es stehen sowohl Wetterdaten als auch Standardlastprofile für Strombedarfe zur Verfügung.
Die Wetterdaten basieren auf Testreferenzjahren für verschiedene Klimaregionen. Die Datensätze enthalten diverse meteorologische Daten, wie Windgeschwindigkeit, Temperatur oder Sonnenbestrahlungsstärke. Außer den Standardzeitreihen des ETA steht für TOP-Energy auch ein direkter Wetterdatenimport vom DWD für Deutschland zur Verfügung.

Als Standardlastprofil für Strom stehen unter anderem Daten für Landwirtschaftsbetriebe oder Gewerbebetriebe zur Verfügung.

  • Zeitreihen im ETA erstellen: Am einfachsten ist das Erzeugen von Zeitreihen mit konstantem, sinusförmigem oder zufälligem Verlauf. Außerdem können detailliertere Zeitreihen durch eine Zeitreihensynthese aus Typtagen generiert werden. Mit dem ETA kann man Zeitreihen manipulieren, verknüpfen, addieren oder multiplizieren. Nähere Informationen zum Arbeiten mit Zeitreihen sind hier zu finden.
Im ETA können Sie die Zeitreihen zur Simulation vorbereiten, z. B. die Eingabezeitreihen synchronisieren. Weiterführende Informationen zur Vorverarbeitung finden Sie hier.

Eingabeparameter an TOP-Energy übergeben

Sobald eine Zeitreihe erstellt worden ist, liegt diese im Projektexplorer im Knoten  Temporäre Zeitreihen. Sie können das in der folgenden Abbildung für den Wärmebedarf_GFaI-Gebäude sehen. Um die erzeugte Zeitreihe als Eingabeparameter in der Simulation zu benutzen, muss die Zeitreihe aus dem Knoten  Temporäre Zeitreihen per Drag-and-Drop auf den geöffneten Eingabewert  Wärmebedarf gezogen werden. Hierdurch wird der Eingabewert Wärmebedarf mit der Zeitreihe Wärmebedarf_GFaI-Gebäude verknüpft. Danach ordnen Sie die Zeitreihe mit dem Button Daten an TOP-Energy übergeben im Projekt-Ribbon des ETA in der Gruppe Projekt dem TOP-Energy-Projekt zu, sodass eine Simulation durchgeführt werden kann.

Simulation mit Zeitreihen

Wenn in den Eingabedaten Zeitreihen hinterlegt sind, wird eine Simulation zeitabhängig durchgeführt. Als Ergebnis der Simulation werden ebenfalls Zeitreihen berechnet. Da der Rechenaufwand der Simulation abhängig von der Anzahl an Zeitschritten ist, wird empfohlen, Zeitreihen nicht mit deutlich mehr als 8760 Zeitschritten zu verwenden. Dies entspricht einem Jahr im Stundentakt.

In der Abbildung oben sehen Sie Zeitreihen mit unterschiedlichen Zeiträumen, aus deren Schnittmenge der Simulationszeitraum generiert wird.

Sie können auch vor der Simulation im Simulationsribbon in der Gruppe Filter festlegen, nur einen Teil der vorhandenen Zeitschritte zu simulieren oder die Simulationszeitpunkte nach einem Raster zu filtern (siehe folgende Abbildung).

Zeitreihen betrachten

Sobald eine Zeitreihe als Eingabeparameter hinterlegt ist, erscheinen in der Formularansicht der Komponente für diesen Wert zwei Symbole: .

Der ETA-Button im Menü, das über den Menübutton geöffnet wird, öffnet die Zeitreihe zum Anzeigen und Bearbeiten im ETA.

Der Button  öffnet eine konfigurierbare Plotvorschau der Zeitreihe im Formular (siehe folgende Abbildung).

Im Menü, das mit dem Button geöffnet wird, können Sie die Zeitreihe mit dem Button löschen.

Für zeitabhängige Parameter kann in der Formularansicht mit Hilfe eines Drop-down-Menüs ausgewählt werden, welcher Wert der Zeitreihe im Formular angezeigt wird: Auswählbar sind unter anderem der Mittelwert oder das Maximum (siehe folgende Abbildung).

Nach einer Simulation mit Zeitreihen können Sie aus dem Start-Ribbon in TOP-Energy (Gruppe Zeitreiheneditor) mit einem Knopfdruck alle Ergebniszeitreihen im ETA öffnen (siehe folgende Abbildung).
An den Anfang scrollen