TY - CHAP A1 - Käso, Mathias A1 - Müsgens, Felix A1 - Grothe, Oliver T1 - Dynamic Forecast Combinations of Improved Individual Forecasts for the Prediction of Wind Energy T2 - IEEE Conference Proceedings EEM 2016 N2 - We study the prediction performance of different improved individual wind energy forecasts in various static and dynamic ombination processes. To this end, we develop a combined error minimization model (CEMM) based on nonlinear functions. This approach reflects the nonlinear nature of weather and especially of wind energy prediction problems. Based on the model, we construct significantly improved individual forecasts. The corresponding time dependent model coefficients are determined by dynamic OLS (ordinary least squares) regression and Kalman filter methods. The former method shows a slightly better performance than the Kalman filter based approaches. Further improvements can be achieved by a combination of these improved wind energy forecasts. In this case, the combination coefficients are calculated from a static and two dynamic OLS regressions. The resulting forecasts are characterized by a further increased prediction accuracy compared to the combination of the uncorrected forecast data and can outperform a given benchmark. Y1 - 2016 UR - http://ieeexplore.ieee.org/document/7521228/ SN - 978-1-5090-1298-5 U6 - https://doi.org/10.1109/EEM.2016.7521228 PB - IEEE CY - Piscataway, NJ ER - TY - RPRT A1 - Käso, Mathias T1 - About the theory of simple average forecast combinations Y1 - 2020 UR - https://www-docs.b-tu.de/fg-energiewirtschaft/public/Veroeffentlichungen/WorkingPaper/2020(2)_About%20the%20theory%20of%20simple%20average%20forecast%20combinations.pdf PB - Brandenburgische Technische Universität CY - Cottbus ; Senftenberg ER - TY - THES A1 - Käso, Mathias T1 - Thermischer und elektrischer Transport in hybriden Heterostrukturen N2 - Im ersten Teil untersuchen wir den phononischen Wärmetransport in nanoskaligen, heterogenen Strukturen. Mit Hilfe des Nichtgleichgewicht-Green-Funktionen-Formalismus leiten wir eine Entwicklung der phononischen Stromtransmission für kleine Frequenzen her. Diese besitzt Gültigkeit für eine beliebige Oszillatorkette, welche eine typische Kontakt-Device-Kontakt-Struktur aufweist. Wir nutzen die gefundene Entwicklung in der Landauer Darstellung der Wärmeleitfähigkeit, wodurch wir eine systematische Tieftemperaturentwicklung bestimmen können. Betrachtet man diese Entwicklung bis zur zweiten Ordnung, erscheint die quantisierte Wärmeleitfähigkeit als ein konstantes Plateau, in der Darstellung der Wärmeleitfähigkeit geteilt durch die Temperatur. Dies gilt für die von uns untersuchten Kontakt-Device-Kontakt-Systeme, welche vollständig heterogen sein können, insofern das Produkt aus Kopplungskonstante und Oszillatormasse in beiden Kontakten identisch ist. Dabei ist das Ergebnis vollkommen unabhängig vom Streugebiet. Im Anschluss an das Plateau gewinnen die höheren Ordnungen der Tieftemperaturentwicklung an Bedeutung und führen zu endlichen Temperaturkorrekturen, die einem kubischen Potenzgesetz gehorchen. Dieses Verhalten hängt von den strukturellen Details des Streugebiets ab und ist in Übereinstimmung mit dem Experiment und numerischen Berechnungen. Als Anwendung unserer allgemeinen Ergebnisse betrachten wir eine “Double Junction”-Kette und finden als erstes Phänomen nach unserer Tieftemperaturentwicklung ein zweites Plateau. Dieses Plateau steht in Verbindung mit einer phasengemittelten Phononentransmission, welche für steigende Temperaturen zu einer Unabhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit von der Device-Länge führt. Im weiteren Verlauf dieser Arbeit werden diese Ergebnisse auf quasi-eindimensionale 3D-Systeme in der Kontakt-Device-Kontakt-Struktur verallgemeinert. Dazu werden exemplarisch geeignete Kristallstrukturen identifiziert und anschließend für langwellige Phononen mathematisch analysiert. Für Temperaturen unterhalb eines kritischen Wertes TK sind die Ergebnisse des eindimensionalen Falls auf jede der akustischen Moden übertragbar. Daraus resultiert eine analoge Beschreibung und Diskussion des Tieftemperaturverhaltens der Wärmeleitung, wie wir sie im strikt eindimensionalen Fall vorfinden. Im zweiten Teil betrachten wir ein thermisches Modell integrierter Schaltkreise, unter Berücksichtigung der zugehörigen Chip-Umgebung. Als die einfachste Wahl, behandeln wir die aktive Schicht (“Front End Of Line”) als ein Feld, bestehend aus identischen Quantenbauelementen mit der gleichen, von der Zeit abhängigen mittleren Temperatur. Um die Chip-Umgebung zu modellieren, setzen wir voraus, dass sich die aktive Schicht zwischen zwei planparallelen Wärmereservoirs befindet. Das obere Reservoir stellt dabei die Verdrahtungsschicht des Chips dar (“Back End Of Line”). Die Temperatur dieser Schicht ist weitestgehend durch die in den Leitern dissipierte joulesche Wärme bestimmt und ist typischerweise in der Größenordnung von hundert Grad Celsius. Das untere Reservoir verkörpert die Kühleinheit, die sich ungefähr auf Raumtemperatur befindet. Wir lösen die gekoppelten Gleichungen, die auf der einen Seite den Wärmetransport zwischen der aktiven Schicht und den umgebendenWärmereservoirs und auf der anderen Seite den elektrischen Transport im Quantenbauelement beschreiben. Daraus ergeben sich die Arbeitstemperaturen der betrachteten Quantenbauelemente, welche Lösungen eines Fixpunktproblems sind. Diese Temperaturen hängen von der Position der aktiven Schicht zwischen den beiden Wärmereservoirs ab. Die Stabilität der Fixpunkte lässt sich aus einer geeigneten Linearisierung der zeitabhängigen Gesamtlösung ableiten. Für ausgewählte Parameter und eine aktive Schicht aus identischen Nanotransistoren werden numerische Lösungen präsentiert. N2 - In the first part, we study phononic heat transport in nanoscale devices. In the nonequilibrium Green’s function formalism an analytical small-frequency expansion of the phonon current transmission is derived for an arbitrary oscillator chain with typical contact-device-contact structure. Applying this expansion in a Landauer formula it is possible to construct a systematic low-temperature expansion of the thermal conductance. It follows that quantized thermal conductance occurs as a plateau of the thermal conductance divided by the temperature within second order of the temperature expansion for completely heterogeneous systems as long as the product of force constant and oscillator mass is identical in both contacts, independent of the scattering area. Beyond these plateau the higher order terms of the low-temperature expansion yield a finite-temperature correction exhibiting the form of a cubic power law depending on the details of the scattering area. These findings are in agreement with experiments and numerical calculations. Our general results are applied to a double junction chain, where we find as the first phenomenon beyond our low-temperature expansion a second plateau. This plateau is associated with a thermal phase-averaging of the phonon transmission, which leads for increasing temperatures to an independence of the thermal conductance from the device length. Subsequently, we generalise these results on quasi-one dimensional 3D-systems with the contact-device-contact shape. For this purpose, we identify exemplarily suitable crystal structures, which we analyze mathematically for the longwave phonons. For temperatures below a critical value TK the relevant results of the one dimensional case are valid for each acoustic mode. This lead to an analog description and discussion of the low-temperatures behaviour of the thermal conduction as in the strict one dimensional case. In the second part, we consider a thermal model for an integrated circuit including its chip environment. As the simplest choice, the active device layer (“Front End Of Line”) consists of an array of replicas of the same quantum device with the same time depended average temperature. Modeling the chip environment we assume this active layer is sandwiched between two coplanar heat reservoirs. The top heat reservoir represents the wiring layer of the chip (“Back End Of Line”). Its temperature is predominantly determined by the dissipated Joule heat in the wiring, typically in the order of one hundred degrees of Celsius. The bottom reservoir represents the cooling unit at about room-temperature.We solve the coupled equations describing thermal transport between the active layer and surrounding heat reservoirs and electrical transport in the quantum devices. The stationary working temperatures of the considered quantum devices can be found from a fix-point problem. These temperatures depend on the position of the active layer between the both heat reservoirs. A proper linearization of the complete time-depended problem yields the stability of these fix-points. Numerical solutions for a device layer consisting of identical nano-transistors are given for selected parameters. KW - thermischer Transport, elektrischer Transport, Nanosysteme, hybride Systeme Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-38481 UR - https://opus4.kobv.de/opus4-btu/frontdoor/index/index/docId/3848 CY - Cottbus ER - TY - GEN A1 - Käso, Mathias A1 - Wulf, Ulrich T1 - Quantized thermal Conductance via Phononic heat transport in nanoscale devices at low temperatures T2 - Physical Review B N2 - We study phononic heat transport in nanoscale devices. In the nonequilibrium Green's function formalism, an analytical small-frequency expansion of the phonon current transmission is derived for an arbitrary oscillator chain with typical contact-device-contact structure. Applying this expansion in a Landauer formula, it is possible to construct a systematic low-temperature expansion of the thermal conductance. It follows that quantized thermal conductance occurs as a plateau of the thermal conductance divided by the temperature within second order of the temperature expansion for completely heterogeneous systems as long as the product of force constant and oscillator mass is identical in both contacts, independent of the scattering area. Beyond this plateau, the higher-order terms of the low-temperature expansion yield a finite-temperature correction exhibiting the form of a cubic power law depending on the details of the scattering area. These findings are in agreement with experiments and numerical calculations. Our general results are applied to a double junction chain, where we find as the first phenomenon beyond our low-temperature expansion a second plateau. This plateau is associated with a thermal phase averaging of the phonon transmission, which leads for increasing temperatures to an independence of the thermal conductance from the device length. Y1 - 2014 UR - http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.89.134309 U6 - https://doi.org/10.1103/PhysRevB.89.134309 SN - 2469-9977 VL - 89 IS - 13 SP - 134309 ER - TY - GEN A1 - Käso, Mathias A1 - Wulf, Ulrich A1 - Kucera, Jan A1 - Richter, Hans A1 - Höntschel, Jan T1 - Thermal properties of quantum devices in integrated circuits embedded in a chip environment T2 - Physica Status Solidi C N2 - We consider a thermal model for an integrated circuit including its chip environment. As the simplest choice, the active device layer (integrated circuit) consists of an array of replicas of the same quantum device with the same time depended average temperature. Modeling the chip environment we assume this active layer is sandwiched between two coplanar heat reservoirs. The top heat reservoir represents the wiring layer of the chip (‘back-end of line’). Its temperature is predominantly determined by the dissipated Joule heat in the wiring, typically in the order of one hundred degrees of Celsius. The bottom reservoir represents the cooling unit at about room-temperature. We solve the coupled equations describing thermal transport between the active layer and surrounding heat reservoirs and electrical transport in the quantum devices. The stationary working temperatures of the considered quantum devices can be found from a fix-point problem. A proper linearization of the complete time-depended problem yields the stability of these fixpoints. Numerical solutions for a device layer consisting of identical nano-transistors are given for selected parameters. KW - Thermal properties of quantum devices KW - Transport KW - Chip Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/pssc.201300203 SN - 1610-1642 N1 - E-MRS 2013 Spring Meeting Symposium VL - 11 IS - 1 SP - 105 EP - 108 ER - TY - RPRT A1 - Müsgens, Felix A1 - Käso, Mathias T1 - Auktionsdesign für Photovoltaikanlagen auf Freiflächen KW - optimales Auktionsdesign KW - Erneuerbare Energien Y1 - 2014 UR - https://www-docs.b-tu.de/fg-energiewirtschaft/public/Veroeffentlichungen/Gutachten_Auktionsdesign_BTU_r2b_2014.pdf PB - r2b energy consulting GmbH [u.a.] CY - Köln ; Cottbus ER - TY - RPRT A1 - Bade, Alexander A1 - Käso, Mathias A1 - Lienert, Martin A1 - Müsgens, Felix A1 - Schmitz, Christoph A1 - Wissen, Ralf T1 - Ausgestaltung eines Auktionsmodells für EE-Anlagen in Deutschland KW - optimales Auktionsdesign KW - Erneuerbare Energien Y1 - 2015 UR - https://www.b-tu.de/fg-energiewirtschaft/publikationen/publikationsliste UR - https://www.r2b-energy.com/uploads/media/20151001_r2b_BTU_Auktionsdesign_EE_01.pdf PB - r2b energy consulting GmbH [u.a.] CY - Köln ; Cottbus ER - TY - GEN A1 - Nikodinoska, Dragana A1 - Käso, Mathias A1 - Müsgens, Felix T1 - Solar and wind power generation forecasts using elastic net in time-varying forecast combinations T2 - Applied Energy N2 - Precise renewable energy feed-in forecasts are essential for an effective and efficient integration of renewables into energy systems, and research contributions that help to reduce the uncertainty related to renewables are in high demand. This importance will increase in the future, as renewable energies are the world’s fastest growing electricity generation capacities. Forecast combinations have been empirically proven to outperform individual forecasting models in many disciplines. Our work uses an elastic net method, with cross-validation and rolling window estimation, in the context of renewable energy forecasts. Namely, the forecast combinations are obtained using regional data from Germany for both solar photovoltaic and wind feed-in during the period 2010–2018, with quarter-hourly frequency. The dynamic elastic net estimation, preceded by dynamic data pre-processing, improves forecasting accuracy for both photovoltaic and wind power feed-in forecasts. Moreover, our forecasting framework outperforms benchmarks such as simple average and individual forecasts. Our forecasting framework can be applied widely to estimate renewable power in other countries, systems, or individual power plants. KW - Energy markets and pricing Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.117983 SN - 1872-9118 VL - 306, Part A ER -