48 Stunden Predcition & Optimierung

Ein paar Zeitfunktionen korrigiert (24h / 48h)
Strompreis Cache stündlich leeren
Strompreis bei nur 24h Daten, wird verdoppelt (Prognose fehlt noch)
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Bla Bla 2024-05-08 09:58:41 +02:00
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commit 95b0ec5664
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@ -13,6 +13,10 @@ Dieses Projekt bietet eine umfassende Lösung zur Simulation und Optimierung ein
- `Simulation:` Lastverteilung 1h Werte -> Minuten (Tabelle)
- `Dynamische Lasten:` z.B. eine Spülmaschine, welche gesteuert werdeb jabb,
- `Simulation:` AC Chargen möglich
- `Optimierung:` E-Auto Akku voll = in der 0/1 Liste keine Möglichkeit mehr auf 1 (aktuell ist der Optimierung das egalm ändert ja nichts) Optimierungsparameter reduzieren
- `Backend:` Visual Cleaner (z.B. E-Auto Akku = 100%, dann sollte die Lademöglichkeit auf 0 stehen. Zumindest bei der Ausgabe sollte das "sauber" sein)
- `Backend:` Cache regelmäßig leeren können (API)
## Installation

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@ -27,7 +27,7 @@ import os
app = Flask(__name__)
opt_class = optimization_problem(prediction_hours=24, strafe=10)
opt_class = optimization_problem(prediction_hours=48, strafe=10)
soc_predictor = BatterySocPredictor.load_model('battery_model.pkl')
@ -69,7 +69,7 @@ def flask_optimize():
return jsonify({"error": f"Fehlender Parameter: {p}"}), 400
# Simulation durchführen
ergebnis = opt_class.optimierung_ems(parameter=parameter, start_hour=datetime.now().hour)
ergebnis = opt_class.optimierung_ems(parameter=parameter, start_hour=datetime.now().hour) # , startdate = datetime.now().date() - timedelta(days = 1)
return jsonify(ergebnis)

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@ -98,32 +98,7 @@ class EnergieManagementSystem:
verluste_wh_pro_stunde[-1] += verluste
eigenverbrauch_wh_pro_stunde.append(eigenverbrauch)
# Mehr erzeugt als verbraucht
# if erzeugung > verbrauch:
# überschuss = erzeugung - verbrauch
# #geladene_energie = min(überschuss, self.akku.kapazitaet_wh - self.akku.soc_wh)
# geladene_energie, verluste_laden_akku = self.akku.energie_laden(überschuss, stunde)
# verluste_wh_pro_stunde[-1] += verluste_laden_akku
# #print("verluste_laden_akku:",verluste_laden_akku)
# netzeinspeisung_wh_pro_stunde.append(überschuss - geladene_energie-verluste_laden_akku)
# eigenverbrauch_wh_pro_stunde.append(verbrauch)
# stündliche_einnahmen_euro = (überschuss - geladene_energie-verluste_laden_akku) * self.einspeiseverguetung_euro_pro_wh[stunde]
# #print(überschuss," ", geladene_energie," ",verluste_laden_akku)
# netzbezug_wh_pro_stunde.append(0.0)
# # Noch Netzbezug nötig
# else:
# netzeinspeisung_wh_pro_stunde.append(0.0)
# benötigte_energie = verbrauch - erzeugung
# aus_akku, akku_entladeverluste = self.akku.energie_abgeben(benötigte_energie, stunde)
# verluste_wh_pro_stunde[-1] += akku_entladeverluste
# #print("akku_entladeverluste:",akku_entladeverluste)
# stündlicher_netzbezug_wh = benötigte_energie - aus_akku
# netzbezug_wh_pro_stunde.append(stündlicher_netzbezug_wh)
# eigenverbrauch_wh_pro_stunde.append(erzeugung+aus_akku)
# stündliche_kosten_euro = stündlicher_netzbezug_wh * strompreis
if self.eauto:
eauto_soc_pro_stunde.append(eauto_soc)

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@ -67,12 +67,19 @@ class LoadForecast:
# Beachten, dass bei Schaltjahren der Tag des Jahres angepasst werden muss
stats_for_range = self.data_year_energy[start_day_of_year:end_day_of_year] # -1 da die Indizierung bei 0 beginnt
# print(start_day_of_year,"-",end_day_of_year)
# print(stats_for_range.shape)
stats_for_range =stats_for_range.swapaxes(1, 0)
stats_for_range = stats_for_range.reshape(stats_for_range.shape[0],-1)
# print(stats_for_range.shape)
# print(stats_for_range)
# print()
# print(stats_for_range)
# print(start_day_of_year, " ",end_day_of_year)
# Hier kannst du entscheiden, wie du die Daten über den Zeitraum aggregieren möchtest
# Zum Beispiel könntest du Mittelwerte, Summen oder andere Statistiken über diesen Zeitraum berechnen
return stats_for_range[0]
return stats_for_range

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@ -70,7 +70,7 @@ class optimization_problem:
self.toolbox.register("individual", create_individual)#tools.initCycle, creator.Individual, (self.toolbox.attr_bool,self.toolbox.attr_bool), n=self.prediction_hours+1)
self.toolbox.register("population", tools.initRepeat, list, self.toolbox.individual)
self.toolbox.register("mate", tools.cxTwoPoint)
self.toolbox.register("mutate", tools.mutFlipBit, indpb=0.05)
self.toolbox.register("mutate", tools.mutFlipBit, indpb=0.1)
self.toolbox.register("select", tools.selTournament, tournsize=3)
def evaluate_inner(self,individual, ems,start_hour):
@ -131,7 +131,7 @@ class optimization_problem:
# Genetischer Algorithmus
def optimize(self,start_solution=None):
population = self.toolbox.population(n=1000)
population = self.toolbox.population(n=400)
hof = tools.HallOfFame(1)
stats = tools.Statistics(lambda ind: ind.fitness.values)
@ -145,7 +145,7 @@ class optimization_problem:
population.insert(0, creator.Individual(start_solution))
#algorithms.eaMuPlusLambda(population, self.toolbox, 100, 200, cxpb=0.2, mutpb=0.2, ngen=500, stats=stats, halloffame=hof, verbose=True)
algorithms.eaSimple(population, self.toolbox, cxpb=0.2, mutpb=0.2, ngen=200, stats=stats, halloffame=hof, verbose=True)
algorithms.eaSimple(population, self.toolbox, cxpb=0.1, mutpb=0.1, ngen=400, stats=stats, halloffame=hof, verbose=True)
member = {"bilanz":[],"verluste":[],"nebenbedingung":[]}
for ind in population:
@ -159,14 +159,19 @@ class optimization_problem:
return hof[0], member
def optimierung_ems(self,parameter=None, start_hour=None,worst_case=False):
def optimierung_ems(self,parameter=None, start_hour=None,worst_case=False, startdate=None):
############
# Parameter
############
date = (datetime.now().date() + timedelta(hours = self.prediction_hours)).strftime("%Y-%m-%d")
date_now = datetime.now().strftime("%Y-%m-%d")
if startdate == None:
date = (datetime.now().date() + timedelta(hours = self.prediction_hours)).strftime("%Y-%m-%d")
date_now = datetime.now().strftime("%Y-%m-%d")
else:
date = (startdate + timedelta(hours = self.prediction_hours)).strftime("%Y-%m-%d")
date_now = startdate.strftime("%Y-%m-%d")
#print("Start_date:",date_now)
akku_size = parameter['pv_akku_cap'] # Wh
year_energy = parameter['year_energy'] #2000*1000 #Wh
@ -187,7 +192,7 @@ class optimization_problem:
eauto.set_charge_per_hour(laden_moeglich)
min_soc_eauto = parameter['eauto_min_soc']
start_params = parameter['start_solution']
gesamtlast = Gesamtlast()
gesamtlast = Gesamtlast(prediction_hours=self.prediction_hours)
###############
# spuelmaschine
@ -205,7 +210,12 @@ class optimization_problem:
###############
lf = LoadForecast(filepath=r'load_profiles.npz', year_energy=year_energy)
#leistung_haushalt = lf.get_daily_stats(date)[0,...] # Datum anpassen
leistung_haushalt = lf.get_stats_for_date_range(date_now,date)[0,...].flatten()
leistung_haushalt = lf.get_stats_for_date_range(date_now,date)[0] # Nur Erwartungswert!
gesamtlast.hinzufuegen("Haushalt", leistung_haushalt)
###############
@ -229,8 +239,11 @@ class optimization_problem:
###############
filepath = os.path.join (r'test_data', r'strompreise_akkudokAPI.json') # Pfad zur JSON-Datei anpassen
#price_forecast = HourlyElectricityPriceForecast(source=filepath)
price_forecast = HourlyElectricityPriceForecast(source="https://api.akkudoktor.net/prices?start="+date_now+"&end="+date+"")
price_forecast = HourlyElectricityPriceForecast(source="https://api.akkudoktor.net/prices?start="+date_now+"&end="+date+"", prediction_hours=self.prediction_hours)
specific_date_prices = price_forecast.get_price_for_daterange(date_now,date)
#print(price_forecast)
print(specific_date_prices)
#print("https://api.akkudoktor.net/prices?start="+date_now+"&end="+date)
###############
# WP

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@ -14,20 +14,34 @@ utc_time = utc_time.replace(tzinfo=pytz.utc)
local_time = utc_time.astimezone(pytz.timezone('Europe/Berlin'))
print(local_time)
def repeat_to_shape(array, target_shape):
# Prüfen , ob das Array in die Zielgröße passt
if len(target_shape) != array.ndim:
raise ValueError("Array and target shape must have the same number of dimensions")
# die Anzahl der Wiederholungen pro Dimension
repeats = tuple(target_shape[i] // array.shape[i] for i in range(array.ndim))
# np.tile, um das Array zu erweitern
expanded_array = np.tile(array, repeats)
return expanded_array
class HourlyElectricityPriceForecast:
def __init__(self, source, cache_dir='cache', abgaben=0.00019):
def __init__(self, source, cache_dir='cache', abgaben=0.000, prediction_hours=24): #228
self.cache_dir = cache_dir
if not os.path.exists(self.cache_dir):
os.makedirs(self.cache_dir)
self.cache_time_file = os.path.join(self.cache_dir, 'cache_timestamp.txt')
self.prices = self.load_data(source)
self.abgaben = abgaben
self.prediction_hours = prediction_hours
def load_data(self, source):
cache_filename = self.get_cache_filename(source)
if source.startswith('http'):
cache_filename = self.get_cache_filename(source)
if os.path.exists(cache_filename):
if os.path.exists(cache_filename) and not self.is_cache_expired():
print("Lade Daten aus dem Cache...")
with open(cache_filename, 'r') as file:
data = json.load(file)
@ -38,6 +52,7 @@ class HourlyElectricityPriceForecast:
data = response.json()
with open(cache_filename, 'w') as file:
json.dump(data, file)
self.update_cache_timestamp()
else:
raise Exception(f"Fehler beim Abrufen der Daten: {response.status_code}")
else:
@ -49,6 +64,18 @@ class HourlyElectricityPriceForecast:
hash_object = hashlib.sha256(url.encode())
hex_dig = hash_object.hexdigest()
return os.path.join(self.cache_dir, f"cache_{hex_dig}.json")
def is_cache_expired(self):
if not os.path.exists(self.cache_time_file):
return True
with open(self.cache_time_file, 'r') as file:
timestamp_str = file.read()
last_cache_time = datetime.strptime(timestamp_str, '%Y-%m-%d %H:%M:%S')
return datetime.now() - last_cache_time > timedelta(hours=1)
def update_cache_timestamp(self):
with open(self.cache_time_file, 'w') as file:
file.write(datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S'))
@ -68,13 +95,17 @@ class HourlyElectricityPriceForecast:
# Extrahieren aller Preise für das spezifizierte Datum
date_prices = [entry["marketpriceEurocentPerKWh"]+self.abgaben for entry in self.prices if date_str in entry['end']]
print("getPRice:",len(date_prices))
# Hinzufügen des letzten Preises des vorherigen Tages am Anfang der Liste
date_prices.insert(0, last_price_of_previous_day)
if len(date_prices) == 23:
date_prices.insert(0, last_price_of_previous_day)
return np.array(date_prices)/(1000.0*100.0) + self.abgaben
def get_price_for_daterange(self, start_date_str, end_date_str):
print(start_date_str)
print(end_date_str)
"""Gibt alle Preise zwischen dem Start- und Enddatum zurück."""
start_date_utc = datetime.strptime(start_date_str, "%Y-%m-%d").replace(tzinfo=pytz.utc)
end_date_utc = datetime.strptime(end_date_str, "%Y-%m-%d").replace(tzinfo=pytz.utc)
@ -84,13 +115,16 @@ class HourlyElectricityPriceForecast:
price_list = []
while start_date <= end_date:
while start_date < end_date:
date_str = start_date.strftime("%Y-%m-%d")
daily_prices = self.get_price_for_date(date_str)
#print(len(self.get_price_for_date(date_str)))
print(date_str," ",daily_prices)
print(len(self.get_price_for_date(date_str)))
if daily_prices.size ==24:
price_list.extend(daily_prices)
start_date += timedelta(days=1)
return np.array(price_list)
price_list = repeat_to_shape(np.array(price_list),(self.prediction_hours,))
return price_list