概述
德国的计划是从煤炭和核能完全转向可再生能源。目标是：截止到2030年温室气体排放量比1990年减少55%。目前，德国已经安装了大量的太阳能和风能可再生能源设备，但德国希望在2030年之前扩大可再生能源的使用范围。巴登—符腾堡州环境、气候保护和能源部、欧洲能源研究所（EIFER）及其合作伙伴共同致力于提高德国高效节能和可持续发展地区的资源效率和能源转型。
问题
主要问题是如何将波动性可再生能源整合到系统中。电力必须立即满足日常需求。可以将电力储存在电池中，但对于整个地区或城市所需的能源而言，这种方式成本相当昂贵。因此，在该项目中，EIFER采用的方法是利用现有电力设备的灵活性，使其更好地适应可再生能源波动的需求。例如，转移电力设备的负荷，使其在有阳光和风的情况下运行。
灵活性的成本要比安装额外的电池要低得多。因此，他们需要尽可能提高灵活性，而不是使用电池。
分散式能源管理具有很强的可预测性，但目前它由许多技术、可再生能源以及新的消费者（如电动汽车）组成。它改变了系统的管理方式，包括发电资源、分布式储能以及灵活负荷，例如可以及时改变能源使用的设备（如家用电器）。
解决方案
EIFER在一个包含10栋建筑的地区进行了实际的能源演示，其中包括大约25户家庭，EIFER在其中建立一个分散的能源管理系统。同时，他们构建了一个数字孪生，可与实际演示进行比较。
EIFER展示了数字孪生的优势，即真实系统的虚拟代表。它伴随着项目的各个阶段，并在其整个生命周期中丰富该项目。数字孪生还可作为静态和动态信息的数据存储库，例如不同的操作场景。
能源演示器是一个非常详细的 基于智能体的仿真模型，它映射并连接了发电、储能和供热部门的各个工厂组成部分。
通过多方法仿真模型，选择Allensbach属性来说明虚拟演示。该模型取代了140个真实设备进行测试。1秒钟的分辨率实现了能源管理系统的实时和硬件在环测试。它代表了不同层次（电器、家庭、建筑和物业）的热流和电流及其相互作用。
这个家庭示例包括作为单个智能体建模的不同部分。电流为黄色，热流为红色。控制器可根据需求灵活调整热泵的消耗量，并采用自主算法。这与来自电网连接点的电网状态指示器相连。智能体从电网状态指示器接收信息。
AnyLogic 是仿真核心。输入数据存储在 Excel 文件和 AnyLogic数据库中。EIFER使用AnyLogic云进行可视化。输出结果也可导出到Excel，以便非建模人员分析数据。
由于系统的复杂性，EIFER采用了包括离散事件建模和系统动力学在内的多方法仿真建模。此外，他们还使用了数据驱动模型。AnyLogic允许与不同设备连接。最后，AnyLogic 云被用于实验和评估。
结果
该系统的自耗率从55%提高到75%。同时，电力峰值也有所降低。如果将电动汽车也计算在内，峰值会大大降低，因为人们不会在同一时间为所有电动汽车充电，而是随着时间的推移进行充电。
自耗率的提高降低了系统的运行成本。这使得德国用户的电费降低了5欧元/千瓦时。由于能源危机前的电价为30欧元/千瓦时，因此节省了近20%。由于能源危机，电费上涨了很多，但预计节省的电费也会相应增加。
至于家用电器，通常是一打开就能工作。如果人们希望他们的盘子在早上洗好，操作窗口就是一整夜。各家各户的洗碗机不会同时运行，从而使整个电力曲线整体平缓。
仿真研究了如何通过智能控制电力和热能的产生及消耗来提高本地产生和使用能源的比例。
未来，EIFER 计划在此类项目中更多地使用 AnyLogic 云。为了进一步发展互联数字孪生，EIFER希望增加新的功能，如在虚拟世界中重放真实历史场景、预测控制、优化和学习算法。
EIFER的EnriqueKremers在2022年AnyLogic会议上介绍了该案例研究。
幻灯片以PDF格式提供。
