Zeitreihen
Zeitreihen dienen dazu, die zeitlichen Verläufe der physikalischen, technischen und ökonomischen Zustände und Größen abzubilden. Beispielsweise werden Messdaten, z. B. der Temperatur, des Drucks oder des Stromverbrauchs, mit den Zeitpunkten der Messungen erfasst. Schwankende Preise, variable Bedarfe und die von Umweltfaktoren abhängige Energieproduktion werden in Zeitreihen abgebildet.
Ein Datenpunkt ist durch einen Datenwert und einen Zeitpunkt definiert. Der Zeitpunkt kann konkret oder abstrakt sein.
Startzeitpunkt = Zeitpunkt des ersten Datenwerts der Zeitreihe,
Endzeitpunkt = Zeitpunkt des letzten Datenwerts der Zeitreihe plus Länge des letzten Zeitschritts.
Zeitschritt und Schrittweite
Zwischen den aufeinander folgenden Zeitpunkten zweier Datenwerte liegt ein Zeitschritt.
Ein Zeitschritt hat eine Zeitschrittweite:
Ist die Zeitschrittweite in der gesamten Zeitreihe gleich, handelt es sich um eine äquidistante Zeitreihe. Bei einer schwankenden Zeitschrittweite handelt es sich um eine nicht-äquidistante Zeitreihe.
Der letzte Zeitschritt einer Zeitreihe beginnt mit dem letzten Zeitpunkt der Zeitreihe, seine Länge ist als Länge des letzten Zeitschritts (Länge des letzten Samples) definiert und kann bei nicht äquidistanten Zeitreihen geändert werden.
Die folgende Abbildung zeigt eine äquidistante Zeitreihe. Der Start- und der Endpunkt sind farbig hervorgehoben. Die farbig markierte Fläche im Plot, auf die der Pfeil weist, zeigt die Ausdehnung des letzten Zeitschritts entsprechend der Schrittweite von einer Stunde, beginnend mit dem in der Wertetabelle verzeichneten letzten Zeitpunkt.
Integralvariablen in TOP-Energy
Ein Datenpunkt in TOP-Energy steht für einen Zeitraum, der dem zeitlichen Abstand zu dem folgenden Datenpunkt, der Zeitschrittlänge, entspricht.
Bei einer stündlich aufgelösten Zeitreihe ist dieser Zeitraum, den ein Datenpunkt abbildet, die Zeitschrittlänge, eine Stunde. Quasistationäre Variablen, die z. B. Leistungen, Kosten, Massen- oder Volumenströme beschreiben, werden über diesen Zeitraum als konstant angenommen, obwohl sich der Wert des Datenpunkts in den Zeitreihen für eine Integralvariable (z. B. Energiegehalt eines Speichers) im Laufe des von dem Datenpunkt abgebildeten Zeitraums ändert (siehe folgendes Beispiel).
Das Beispiel betrachtet die Beladeleistung und den Energiegehalt eines Speichers in einer stündlich aufgelösten Zeitreihe. Der erste Datenpunkt umfasst den Zeitraum zwischen 0:00 und 00:59. Zu Beginn ist der Speicher leer. Im Zeitraum des Datenpunktes (0:00–00:59) wird der Speicher mit 1 kW beladen, das heißt, um 00:00 hat er den Energiegehalt 0 kWh und um 00:59 den Energiegehalt 1 kWh. Daher ist hier im Gegensatz zu den anderen (quasistationären) Variablen der Wert nicht konstant. Da aber als Datenpunkt nur genau ein Wert gespeichert wird, verwendet TOP-Energy dafür den Anfangswert von 0 kWh.
Eigenschaften von Zeitreihen
Die Eigenschaften einer Zeitreihe können im Eigenschaftenfenster angezeigt werden (siehe Abbildung oben) und mit mehreren Methoden geändert werden. Folgende Eigenschaften können eine Zeitreihe auszeichnen:
Zeitreihen in TOP-Energy
Zeitreihen, die zur Simulation in TOP-Energy verwendet werden sollen, müssen bestimmte Eigenschaften haben.
Einführende Informationen zum Einsatz von Zeitreihen in TOP-Energy enthalten die Artikel zum Arbeiten mit Zeitreihen.
