View/ Open
Date
2021Author
Do, Thi HiepSubject
320 Political science 333 Economics of land and energy 600 Technology Erneuerbare EnergienInvestitionRegelungssystemPID-ReglerMarktmechanismusEnergiepolitikMetadata
Show full item record
Dissertation![](/themes/Mirage2/images/Open_Access_logo_PLoS_transparent.svg)
Development of feedback control for energy policy design to guarantee sustainable solar and wind power investment growth
Abstract
Energy transition in the power sector is one of the main pathways to achieving the climate targets. In order to stimulate renewable power development, regulatory policies play a vital role. However, these policies have so far attained only partial results or unexpected consequences due to the unsuitable designs. Therefore, the study addresses the question, “How do regulatory policies have to be designed in order to create a favorable environment for renewable power development?”
This work proposes to use feedback control theory for energy policy design, focuses on price mechanism design to guarantee sustainable renewable power investment growth. The feedback-based price mechanism (FPM) is regularly adjusted based on the observed investment volume rather than the predicted one. Due to the popularity and applicability of the proportional-integral-derivative controller (PID) in the absence of a system model, this technique is chosen for price mechanism design. Accordingly, the controller minimizes the deviation between the desired installed capacity and the actual volume by applying proportional, integral, and derivative terms.
The most forward-looking and valuable contribution of this dissertation is the development of the mathematical models of feedback-based price mechanisms. Specifically, the PID-based price mechanisms are formulated in discrete econometric models. The controller parameters are realized through historical analysis using the historical example of renewable policy-making in Germany as a case study. We conclude that frequency and level of price adjustment are crucial for an effective feedback-based price mechanism. The results of this study provide a good reference for policymakers for designing energy policies and conducting relevant studies.
This work proposes to use feedback control theory for energy policy design, focuses on price mechanism design to guarantee sustainable renewable power investment growth. The feedback-based price mechanism (FPM) is regularly adjusted based on the observed investment volume rather than the predicted one. Due to the popularity and applicability of the proportional-integral-derivative controller (PID) in the absence of a system model, this technique is chosen for price mechanism design. Accordingly, the controller minimizes the deviation between the desired installed capacity and the actual volume by applying proportional, integral, and derivative terms.
The most forward-looking and valuable contribution of this dissertation is the development of the mathematical models of feedback-based price mechanisms. Specifically, the PID-based price mechanisms are formulated in discrete econometric models. The controller parameters are realized through historical analysis using the historical example of renewable policy-making in Germany as a case study. We conclude that frequency and level of price adjustment are crucial for an effective feedback-based price mechanism. The results of this study provide a good reference for policymakers for designing energy policies and conducting relevant studies.
Die Energiewende im Stromsektor ist einer der wichtigsten Wege zur Erreichung der Klimaziele. Um den Ausbau erneuerbarer Energien zu stimulieren, spielt die Regulierungspolitik eine entscheidende Rolle. Diese Politiken haben jedoch aufgrund der ungeeigneten Designs bisher nur Teilergebnisse oder unerwartete Folgen erzielt. Daher geht die Studie der Frage nach: “Wie muss die Regulierungspolitik gestaltet werden, um ein günstiges Umfeld für den Ausbau erneuerbarer Energien zu schaffen?”
Diese Arbeit schlägt vor, die Feedback-Control-Theorie für die Gestaltung der Energiepolitik zu verwenden, konzentriert sich auf die Gestaltung von Preismechanismen, um ein nachhaltiges Wachstum der Investitionen in erneuerbare Energien zu gewährleisten. Der Feedback-basierte Preismechanismus (FPM) wird regelmäßig auf Basis des beobachteten Investitionsvolumens und nicht des prognostizierten angepasst. Aufgrund der Popularität und Anwendbarkeit des Proportional-Integral-Derivative-Reglers (PID) in Ermangelung eines Systemmodells wird diese Technik für den Preismechanismusentwurf gewählt. Dementsprechend minimiert der Regler die Abweichung zwischen der gewünschten installierten Leistung und dem tatsächlichen Volumen durch Anwendung von Proportional-, Integral- und Differentialtermen.
Der zukunftsweisendste und wertvollste Beitrag dieser Dissertation ist die Entwicklung mathematischer Modelle rückkopplungsbasierter Preismechanismen. Konkret werden die PID-basierten Preismechanismen in diskreten ökonometrischen Modellen formuliert. Die Reglerparameter werden durch historische Analysen am historischen Beispiel der Erneuerbaren-Politik in Deutschland als Fallbeispiel realisiert. Wir kommen zu dem Schluss, dass Häufigkeit und Höhe der Preisanpassungen für einen effektiven Feedback-basierten Preismechanismus entscheidend sind. Die Ergebnisse dieser Studie bieten politischen Entscheidungsträgern eine gute Referenz für die Gestaltung der Energiepolitik und die Durchführung entsprechender Studien.
Diese Arbeit schlägt vor, die Feedback-Control-Theorie für die Gestaltung der Energiepolitik zu verwenden, konzentriert sich auf die Gestaltung von Preismechanismen, um ein nachhaltiges Wachstum der Investitionen in erneuerbare Energien zu gewährleisten. Der Feedback-basierte Preismechanismus (FPM) wird regelmäßig auf Basis des beobachteten Investitionsvolumens und nicht des prognostizierten angepasst. Aufgrund der Popularität und Anwendbarkeit des Proportional-Integral-Derivative-Reglers (PID) in Ermangelung eines Systemmodells wird diese Technik für den Preismechanismusentwurf gewählt. Dementsprechend minimiert der Regler die Abweichung zwischen der gewünschten installierten Leistung und dem tatsächlichen Volumen durch Anwendung von Proportional-, Integral- und Differentialtermen.
Der zukunftsweisendste und wertvollste Beitrag dieser Dissertation ist die Entwicklung mathematischer Modelle rückkopplungsbasierter Preismechanismen. Konkret werden die PID-basierten Preismechanismen in diskreten ökonometrischen Modellen formuliert. Die Reglerparameter werden durch historische Analysen am historischen Beispiel der Erneuerbaren-Politik in Deutschland als Fallbeispiel realisiert. Wir kommen zu dem Schluss, dass Häufigkeit und Höhe der Preisanpassungen für einen effektiven Feedback-basierten Preismechanismus entscheidend sind. Die Ergebnisse dieser Studie bieten politischen Entscheidungsträgern eine gute Referenz für die Gestaltung der Energiepolitik und die Durchführung entsprechender Studien.
Citation
@phdthesis{doi:10.17170/kobra-202201075382,
author={Do, Thi Hiep},
title={Development of feedback control for energy policy design to guarantee sustainable solar and wind power investment growth},
school={Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Elektrotechnik / Informatik},
year={2021}
}
0500 Oax 0501 Text $btxt$2rdacontent 0502 Computermedien $bc$2rdacarrier 1100 2021$n2021 1500 1/eng 2050 ##0##http://hdl.handle.net/123456789/13499 3000 Do, Thi Hiep 4000 Development of feedback control for energy policy design to guarantee sustainable solar and wind power investment growth / Do, Thi Hiep 4030 4060 Online-Ressource 4085 ##0##=u http://nbn-resolving.de/http://hdl.handle.net/123456789/13499=x R 4204 \$dDissertation 4170 5550 {{Erneuerbare Energien}} 5550 {{Investition}} 5550 {{Regelungssystem}} 5550 {{PID-Regler}} 5550 {{Marktmechanismus}} 5550 {{Energiepolitik}} 7136 ##0##http://hdl.handle.net/123456789/13499
2022-01-10T11:45:08Z 2022-01-10T11:45:08Z 2021 doi:10.17170/kobra-202201075382 http://hdl.handle.net/123456789/13499 eng price mechanisms feedback control PID controller renewable power investment Preismechanismen Rückkopplungsregelung PID-Regler Investition in erneuerbare Energien 320 333 600 Development of feedback control for energy policy design to guarantee sustainable solar and wind power investment growth Dissertation Energy transition in the power sector is one of the main pathways to achieving the climate targets. In order to stimulate renewable power development, regulatory policies play a vital role. However, these policies have so far attained only partial results or unexpected consequences due to the unsuitable designs. Therefore, the study addresses the question, “How do regulatory policies have to be designed in order to create a favorable environment for renewable power development?” This work proposes to use feedback control theory for energy policy design, focuses on price mechanism design to guarantee sustainable renewable power investment growth. The feedback-based price mechanism (FPM) is regularly adjusted based on the observed investment volume rather than the predicted one. Due to the popularity and applicability of the proportional-integral-derivative controller (PID) in the absence of a system model, this technique is chosen for price mechanism design. Accordingly, the controller minimizes the deviation between the desired installed capacity and the actual volume by applying proportional, integral, and derivative terms. The most forward-looking and valuable contribution of this dissertation is the development of the mathematical models of feedback-based price mechanisms. Specifically, the PID-based price mechanisms are formulated in discrete econometric models. The controller parameters are realized through historical analysis using the historical example of renewable policy-making in Germany as a case study. We conclude that frequency and level of price adjustment are crucial for an effective feedback-based price mechanism. The results of this study provide a good reference for policymakers for designing energy policies and conducting relevant studies. Die Energiewende im Stromsektor ist einer der wichtigsten Wege zur Erreichung der Klimaziele. Um den Ausbau erneuerbarer Energien zu stimulieren, spielt die Regulierungspolitik eine entscheidende Rolle. Diese Politiken haben jedoch aufgrund der ungeeigneten Designs bisher nur Teilergebnisse oder unerwartete Folgen erzielt. Daher geht die Studie der Frage nach: “Wie muss die Regulierungspolitik gestaltet werden, um ein günstiges Umfeld für den Ausbau erneuerbarer Energien zu schaffen?” Diese Arbeit schlägt vor, die Feedback-Control-Theorie für die Gestaltung der Energiepolitik zu verwenden, konzentriert sich auf die Gestaltung von Preismechanismen, um ein nachhaltiges Wachstum der Investitionen in erneuerbare Energien zu gewährleisten. Der Feedback-basierte Preismechanismus (FPM) wird regelmäßig auf Basis des beobachteten Investitionsvolumens und nicht des prognostizierten angepasst. Aufgrund der Popularität und Anwendbarkeit des Proportional-Integral-Derivative-Reglers (PID) in Ermangelung eines Systemmodells wird diese Technik für den Preismechanismusentwurf gewählt. Dementsprechend minimiert der Regler die Abweichung zwischen der gewünschten installierten Leistung und dem tatsächlichen Volumen durch Anwendung von Proportional-, Integral- und Differentialtermen. Der zukunftsweisendste und wertvollste Beitrag dieser Dissertation ist die Entwicklung mathematischer Modelle rückkopplungsbasierter Preismechanismen. Konkret werden die PID-basierten Preismechanismen in diskreten ökonometrischen Modellen formuliert. Die Reglerparameter werden durch historische Analysen am historischen Beispiel der Erneuerbaren-Politik in Deutschland als Fallbeispiel realisiert. Wir kommen zu dem Schluss, dass Häufigkeit und Höhe der Preisanpassungen für einen effektiven Feedback-basierten Preismechanismus entscheidend sind. Die Ergebnisse dieser Studie bieten politischen Entscheidungsträgern eine gute Referenz für die Gestaltung der Energiepolitik und die Durchführung entsprechender Studien. open access Do, Thi Hiep 2021-11-26 XIV, 169 Seiten Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Elektrotechnik / Informatik Hoffmann, Clemens (Prof. Dr.) Rohrig, Kurt (Prof. Dr.) Erneuerbare Energien Investition Regelungssystem PID-Regler Marktmechanismus Energiepolitik publishedVersion false true
The following license files are associated with this item: