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BerndCzech 2024-10-09 15:43:14 +02:00 committed by Andreas
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README-DE.md
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@ -1,334 +0,0 @@
# Energiesystem Simulation und Optimierung
Dieses Projekt bietet eine umfassende Lösung zur Simulation und Optimierung eines Energiesystems, das auf erneuerbaren Energiequellen basiert. Mit Fokus auf Photovoltaik (PV)-Anlagen, Batteriespeichern (Akkus), Lastmanagement (Verbraucheranforderungen), Wärmepumpen, Elektrofahrzeugen und der Berücksichtigung von Strompreisdaten ermöglicht dieses System die Vorhersage und Optimierung des Energieflusses und der Kosten über einen bestimmten Zeitraum.
## Mitmachen
Die Diskussion findet im [Forum](https://www.akkudoktor.net/forum/diy-energie-optimierungssystem-opensource-projekt/) statt. Bugs bitte im [Issue Tracker](https://github.com/Akkudoktor-EOS/EOS/issues) melden, Code-Beiträge und Bug-Fixes nehmen wir gerne als [Pull-Requests](https://github.com/Akkudoktor-EOS/EOS/pulls) entgegen.
## Installation
Gute Install Anleitung:
https://meintechblog.de/2024/09/05/andreas-schmitz-joerg-installiert-mein-energieoptimierungssystem/
Das Projekt erfordert Python 3.10 oder neuer.
### Schnellanleitung
Unter Linux (Ubuntu/Debian):
```bash
sudo apt install make
```
Unter Macos (benötigt [Homebrew](https://brew.sh)):
```zsh
brew install make
```
Nun `config.py` anpassen.
Anschließend kann der Server über `make run` gestartet werden.
Eine vollständige Übersicht über die wichtigsten Kurzbefehle gibt `make help`.
### Ausführliche Anleitung
Alle notwendigen Abhängigkeiten können über `pip` installiert werden. Klonen Sie das Repository und installieren Sie die erforderlichen Pakete mit:
```bash
git clone https://github.com/Akkudoktor-EOS/EOS
cd EOS
```
Als Nächstes legen wir ein virtuelles Environment an. Es dient zur Ablage der Python-Abhängigkeiten,
die wir später per `pip` installieren:
```bash
virtualenv .venv
```
Schließlich installieren wir die Python-Abhängigkeiten von EOS:
```bash
.venv/bin/pip install -r requirements.txt
```
Um immer die Python-Version aus dem Virtual-Env zu verwenden, sollte vor der Arbeit in
EOS Folgendes aufgerufen werden:
```bash
source .venv/bin/activate
```
(für Bash-Nutzende, der Standard unter Linux) oder
```zsh
. .venv/bin/activate
```
(wenn zsh verwendet wird, vor allem MacOS-Nutzende).
Sollte `pip install` die mariadb-Abhängigkeit nicht installieren können,
dann helfen folgende Kommandos:
* Debian/Ubuntu: `sudo apt-get install -y libmariadb-dev`
* Macos/Homebrew: `brew install mariadb-connector-c`
gefolgt von einem erneuten `pip install -r requirements.txt`.
## Nutzung
Einstellungen in `config.py` anpassen.
Um das System zu nutzen, führen Sie `flask_server.py` aus, damit wird der Server gestartet
```bash
./flask_server.py
```
## Klassen und Funktionalitäten
In diesem Projekt werden verschiedene Klassen verwendet, um die Komponenten eines Energiesystems zu simulieren und zu optimieren. Jede Klasse repräsentiert einen spezifischen Aspekt des Systems, wie nachfolgend beschrieben:
- `PVAkku`: Simuliert einen Batteriespeicher, einschließlich der Kapazität, des Ladezustands und jetzt auch der Lade- und Entladeverluste.
- `PVForecast`: Stellt Vorhersagedaten für die Photovoltaik-Erzeugung bereit, basierend auf Wetterdaten und historischen Erzeugungsdaten.
- `Load`: Modelliert die Lastanforderungen des Haushalts oder Unternehmens, ermöglicht die Vorhersage des zukünftigen Energiebedarfs.
- `Heatpump`: Simuliert eine Wärmepumpe, einschließlich ihres Energieverbrauchs und ihrer Effizienz unter verschiedenen Betriebsbedingungen.
- `Strompreis`: Bietet Informationen zu den Strompreisen, ermöglicht die Optimierung des Energieverbrauchs und der -erzeugung basierend auf Tarifinformationen.
- `EMS`: Das Energiemanagementsystem (EMS) koordiniert die Interaktion zwischen den verschiedenen Komponenten, führt die Optimierung durch und simuliert den Betrieb des gesamten Energiesystems.
Diese Klassen arbeiten zusammen, um eine detaillierte Simulation und Optimierung des Energiesystems zu ermöglichen. Für jede Klasse können spezifische Parameter und Einstellungen angepasst werden, um verschiedene Szenarien und Strategien zu testen.
### Anpassung und Erweiterung
Jede Klasse ist so gestaltet, dass sie leicht angepasst und erweitert werden kann, um zusätzliche Funktionen oder Verbesserungen zu integrieren. Beispielsweise können neue Methoden zur genaueren Modellierung des Verhaltens von PV-Anlagen oder Batteriespeichern hinzugefügt werden. Entwickler sind eingeladen, das System nach ihren Bedürfnissen zu modifizieren und zu erweitern.
# Input für den Flask Server (Stand 30.07.2024)
Beschreibt die Struktur und Datentypen des JSON-Objekts, das an den Flask-Server gesendet wird. Hier mit einem Prognosezeitraum von 48 Stunden!
## Felder des JSON-Objekts
### strompreis_euro_pro_wh
- **Beschreibung**: Ein Array von Floats, das den Strompreis in Euro pro Wattstunde für verschiedene Zeitintervalle darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 48
### gesamtlast
- **Beschreibung**: Ein Array von Floats, das die Gesamtlast (Verbrauch) in Watt für verschiedene Zeitintervalle darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 48
### pv_forecast
- **Beschreibung**: Ein Array von Floats, das die prognostizierte Photovoltaik-Leistung in Watt für verschiedene Zeitintervalle darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 48
### temperature_forecast
- **Beschreibung**: Ein Array von Floats, das die Temperaturvorhersage in Grad Celsius für verschiedene Zeitintervalle darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 48
### pv_soc
- **Beschreibung**: Ein Integer, der den Ladezustand des PV Akkus zum START der aktuellen Stunde anzeigt, das ist nicht der aktuelle!!!
- **Typ**: Integer
### pv_akku_cap
- **Beschreibung**: Ein Integer, der die Kapazität des Photovoltaik-Akkus in Wattstunden darstellt.
- **Typ**: Integer
### einspeiseverguetung_euro_pro_wh
- **Beschreibung**: Ein Float, der die Einspeisevergütung in Euro pro Wattstunde darstellt.
- **Typ**: Float
### eauto_min_soc
- **Beschreibung**: Ein Integer, der den minimalen Ladezustand (State of Charge) des Elektroautos in Prozent darstellt.
- **Typ**: Integer
### eauto_cap
- **Beschreibung**: Ein Integer, der die Kapazität des Elektroauto-Akkus in Wattstunden darstellt.
- **Typ**: Integer
### eauto_charge_efficiency
- **Beschreibung**: Ein Float, der die Ladeeffizienz des Elektroautos darstellt.
- **Typ**: Float
### eauto_charge_power
- **Beschreibung**: Ein Integer, der die Ladeleistung des Elektroautos in Watt darstellt.
- **Typ**: Integer
### eauto_soc
- **Beschreibung**: Ein Integer, der den aktuellen Ladezustand (State of Charge) des Elektroautos in Prozent darstellt.
- **Typ**: Integer
### start_solution
- **Beschreibung**: Kann null sein oder eine vorherige Lösung enthalten (wenn vorhanden).
- **Typ**: null oder object
### haushaltsgeraet_wh
- **Beschreibung**: Ein Integer, der den Energieverbrauch eines Haushaltsgeräts in Wattstunden darstellt.
- **Typ**: Integer
### haushaltsgeraet_dauer
- **Beschreibung**: Ein Integer, der die Dauer der Nutzung des Haushaltsgeräts in Stunden darstellt.
- **Typ**: Integer
# JSON-Output Beschreibung
Dieses Dokument beschreibt die Struktur und Datentypen des JSON-Outputs, den der Flask-Server zurückgibt. Hier mit einem Prognosezeitraum von 48h
## Felder des JSON-Outputs (Stand 30.7.2024)
### discharge_hours_bin
- **Beschreibung**: Ein Array von Binärwerten (0 oder 1), das anzeigt, ob in einer bestimmten Stunde Energie entladen wird.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Integer (0 oder 1)
- **Länge**: 48
### eauto_obj
- **Beschreibung**: Ein Objekt, das Informationen über das Elektroauto enthält.
- **charge_array**: Ein Array von Binärwerten (0 oder 1), das anzeigt, ob das Elektroauto in einer bestimmten Stunde geladen wird.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Integer (0 oder 1)
- **Länge**: 48
- **discharge_array**: Ein Array von Binärwerten (0 oder 1), das anzeigt, ob das Elektroauto in einer bestimmten Stunde entladen wird.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Integer (0 oder 1)
- **Länge**: 48
- **entlade_effizienz**: Die Entladeeffizienz des Elektroautos.
- **Typ**: Float
- **hours**: Die Anzahl der Stunden, für die die Simulation durchgeführt wird.
- **Typ**: Integer
- **kapazitaet_wh**: Die Kapazität des Elektroauto-Akkus in Wattstunden.
- **Typ**: Integer
- **lade_effizienz**: Die Ladeeffizienz des Elektroautos.
- **Typ**: Float
- **max_ladeleistung_w**: Die maximale Ladeleistung des Elektroautos in Watt.
- **Typ**: Integer
- **soc_wh**: Der Ladezustand (State of Charge) des Elektroautos in Wattstunden.
- **Typ**: Integer
- **start_soc_prozent**: Der initiale Ladezustand (State of Charge) des Elektroautos in Prozent.
- **Typ**: Integer
### eautocharge_hours_float
- **Beschreibung**: Ein Array von Binärwerten (0 oder 1), das anzeigt, ob das Elektroauto in einer bestimmten Stunde geladen wird.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Integer (0 oder 1)
- **Länge**: 48
### result
- **Beschreibung**: Ein Objekt, das die Ergebnisse der Simulation enthält.
- **E-Auto_SoC_pro_Stunde**: Ein Array von Floats, das den Ladezustand des Elektroautos für jede Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
- **Eigenverbrauch_Wh_pro_Stunde**: Ein Array von Floats, das den Eigenverbrauch in Wattstunden pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
- **Einnahmen_Euro_pro_Stunde**: Ein Array von Floats, das die Einnahmen in Euro pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
- **Gesamt_Verluste**: Die gesamten Verluste in Wattstunden.
- **Typ**: Float
- **Gesamtbilanz_Euro**: Die gesamte Bilanz in Euro.
- **Typ**: Float
- **Gesamteinnahmen_Euro**: Die gesamten Einnahmen in Euro.
- **Typ**: Float
- **Gesamtkosten_Euro**: Die gesamten Kosten in Euro.
- **Typ**: Float
- **Haushaltsgeraet_wh_pro_stunde**: Ein Array von Floats, das den Energieverbrauch eines Haushaltsgeräts in Wattstunden pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
- **Kosten_Euro_pro_Stunde**: Ein Array von Floats, das die Kosten in Euro pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
- **Netzbezug_Wh_pro_Stunde**: Ein Array von Floats, das den Netzbezug in Wattstunden pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
- **Netzeinspeisung_Wh_pro_Stunde**: Ein Array von Floats, das die Netzeinspeisung in Wattstunden pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
- **Verluste_Pro_Stunde**: Ein Array von Floats, das die Verluste pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
- **akku_soc_pro_stunde**: Ein Array von Floats, das den Ladezustand des Akkus in Prozent pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
### simulation_data
- **Beschreibung**: Ein Objekt, das die simulierten Daten enthält.
- **E-Auto_SoC_pro_Stunde**: Ein Array von Floats, das den simulierten Ladezustand des Elektroautos pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
- **Eigenverbrauch_Wh_pro_Stunde**: Ein Array von Floats, das den simulierten Eigenverbrauch in Wattstunden pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
- **Einnahmen_Euro_pro_Stunde**: Ein Array von Floats, das die simulierten Einnahmen in Euro pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
- **Gesamt_Verluste**: Die gesamten simulierten Verluste in Wattstunden.
- **Typ**: Float
- **Gesamtbilanz_Euro**: Die gesamte simulierte Bilanz in Euro.
- **Typ**: Float
- **Gesamteinnahmen_Euro**: Die gesamten simulierten Einnahmen in Euro.
- **Typ**: Float
- **Gesamtkosten_Euro**: Die gesamten simulierten Kosten in Euro.
- **Typ**: Float
- **Haushaltsgeraet_wh_pro_stunde**: Ein Array von Floats, das den simulierten Energieverbrauch eines Haushaltsgeräts in Wattstunden pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
- **Kosten_Euro_pro_Stunde**: Ein Array von Floats, das die simulierten Kosten in Euro pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
- **Netzbezug_Wh_pro_Stunde**: Ein Array von Floats, das den simulierten Netzbezug in Wattstunden pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
- **Netzeinspeisung_Wh_pro_Stunde**: Ein Array von Floats, das die simulierte Netzeinspeisung in Wattstunden pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
- **Verluste_Pro_Stunde**: Ein Array von Floats, das die simulierten Verluste pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
- **akku_soc_pro_stunde**: Ein Array von Floats, das den simulierten Ladezustand des Akkus in Prozent pro Stunde darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Float
- **Länge**: 35
### spuelstart
- **Beschreibung**: Kann `null` sein oder ein Objekt enthalten, das den Spülstart darstellt (wenn vorhanden).
- **Typ**: null oder object
### start_solution
- **Beschreibung**: Ein Array von Binärwerten (0 oder 1), das eine mögliche Startlösung für die Simulation darstellt.
- **Typ**: Array
- **Element-Typ**: Integer (0 oder 1)
- **Länge**: 48

126
README.md
View File

@ -61,14 +61,6 @@ source .venv/bin/activate
```zsh
. .venv/bin/activate
```
(if using zsh, primarily for MacOS users).
If `pip install` fails to install the mariadb dependency, the following commands may help:
* Debian/Ubuntu: `sudo apt-get install -y libmariadb-dev`
* MacOS/Homebrew: `brew install mariadb-connector-c`
Followed by a renewed `pip install -r requirements.txt`.
## Usage
@ -184,36 +176,144 @@ This document describes the structure and data types of the JSON output returned
## JSON Output Fields (as of 30.7.2024)
### Explanation of the Output Fields
#### 1. **discharge_hours_bin**
### discharge_hours_bin
An array that indicates for each hour of the forecast period (in this example, 48 hours) whether energy is discharged from the battery or not. The values are either `0` (no discharge) or `1` (discharge).
#### 2. **eauto_obj**
### eauto_obj
This object contains information related to the electric vehicle and its charging and discharging behavior:
- **charge_array**: Indicates for each hour whether the EV is charging (`0` for no charging, `1` for charging).
- **Type**: Array
- **Element Type**: Integer (0 or 1)
- **Length**: 48
- **discharge_array**: Indicates for each hour whether the EV is discharging (`0` for no discharging, `1` for discharging).
- **Type**: Array
- **Element Type**: Integer (0 or 1)
- **Length**: 48
- **entlade_effizienz**: The discharge efficiency as a float.
- **Type**: Float
- **hours**: Amount of hours the simulation is done for.
- **Type**: Integer
- **kapazitaet_wh**: The capacity of the EV’s battery in watt-hours.
- **Type**: Integer
- **lade_effizienz**: The charging efficiency as a float.
- **Type**: Float
- **max_ladeleistung_w**: The maximum charging power of the EV in watts.
- **Type**: Float
- **max_ladeleistung_w**: Max charging power of the EV in Watts.
- **Type**: Integer
- **soc_wh**: The state of charge of the battery in watt-hours at the start of the simulation.
- **Type**: Integer
- **start_soc_prozent**: The state of charge of the battery in percentage at the start of the simulation.
- **Type**: Integer
#### 3. **result**
### eautocharge_hours_float
An array of binary values (0 or 1) that indicates whether the EV will be charged in a certain hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Integer (0 or 1)
- **Length**: 48
### result
This object contains the results of the simulation and provides insights into various parameters over the entire forecast period:
- **E-Auto_SoC_pro_Stunde**: The state of charge of the EV for each hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
- **Eigenverbrauch_Wh_pro_Stunde**: The self-consumption of the system in watt-hours per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
- **Einnahmen_Euro_pro_Stunde**: The revenue from grid feed-in or other sources in euros per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
- **Gesamt_Verluste**: The total losses in watt-hours over the entire period.
- **Type**: Float
- **Gesamtbilanz_Euro**: The total balance of revenues minus costs in euros.
- **Type**: Float
- **Gesamteinnahmen_Euro**: The total revenues in euros.
- **Type**: Float
- **Gesamtkosten_Euro**: The total costs in euros.
- **Type**: Float
- **Haushaltsgeraet_wh_pro_stunde**: The energy consumption of a household appliance in watt-hours per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
- **Kosten_Euro_pro_Stunde**: The costs in euros per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
- **Netzbezug_Wh_pro_Stunde**: The grid energy drawn in watt-hours per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
- **Netzeinspeisung_Wh_pro_Stunde**: The energy fed into the grid in watt-hours per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
- **Verluste_Pro_Stunde**: The losses in watt-hours per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
- **akku_soc_pro_stunde**: The state of charge of the battery (not the EV) in percentage per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
### simulation_data
An object containing the simulated data.
- **E-Auto_SoC_pro_Stunde**: An array of floats representing the simulated state of charge of the electric car per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
- **Eigenverbrauch_Wh_pro_Stunde**: An array of floats representing the simulated self-consumption in watt-hours per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
- **Einnahmen_Euro_pro_Stunde**: An array of floats representing the simulated income in euros per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
- **Gesamt_Verluste**: The total simulated losses in watt-hours.
- **Type**: Float
- **Gesamtbilanz_Euro**: The total simulated balance in euros.
- **Type**: Float
- **Gesamteinnahmen_Euro**: The total simulated income in euros.
- **Type**: Float
- **Gesamtkosten_Euro**: The total simulated costs in euros.
- **Type**: Float
- **Haushaltsgeraet_wh_pro_stunde**: An array of floats representing the simulated energy consumption of a household appliance in watt-hours per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
- **Kosten_Euro_pro_Stunde**: An array of floats representing the simulated costs in euros per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
- **Netzbezug_Wh_pro_Stunde**: An array of floats representing the simulated grid consumption in watt-hours per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
- **Netzeinspeisung_Wh_pro_Stunde**: An array of floats representing the simulated grid feed-in in watt-hours per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
- **Verluste_Pro_Stunde**: An array of floats representing the simulated losses per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
- **akku_soc_pro_stunde**: An array of floats representing the simulated state of charge of the battery in percentage per hour.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Float
- **Length**: 35
### spuelstart
- **Description**: Can be `null` or contain an object representing the start of washing (if applicable).
- **Type**: null or object
### start_solution
- **Description**: An array of binary values (0 or 1) representing a possible starting solution for the simulation.
- **Type**: Array
- **Element Type**: Integer (0 or 1)
- **Length**: 48