An Open Source Energy Modelling Framework Comparison of OSeMOSYS and oemof

Well-founded research is needed to gain sound insights into the relationship between energy and the environment in order to ensure a basis for responsible policy-making in the face of a climate crisis. Transparency in code and data is a prerequisite for reproducible research in energy modelling and its quality assurance and is embedded in the philosophy of open source energy modelling frameworks (OSEMFs). While the focus was on improving the quality of input data and comparing models to compare results, there has been a lack of research on the effects of the structural assumptions across different frameworks. This thesis analyses the structural differences and structural assumptions between the OSEMFs OSeMOSYS and oemof. The methodology applies a wholly harmonised experimental setup to allocate output differences to diverging contextual assumptions in the underlying different mathematical equations among the OSEMFs. Diverging results between OSEMFs based on different structural assumptions occurred in this thesis and traced back to their origin. OSeMOSYS's and oemof's underlying energy balance equations lead to the same results though, when diverging structural assumptions are removed. Already a single undocumented opaque assumption in the underlying mathematical equations among frameworks can have a noticeable influence on the optimisation results. The documentation of OSEMFs is still not comprehensive enough to facilitate investigations of this kind efficiently, and the documentation of assumptions embedded in OSEMFs’ mathematical equations needs to be more detailed. The thesis could identify opportunities to enhance the performance of OSeMOSYS and highlights the importance of correct framework documentations to ensure their usability in practice.Välgrundad forskning är fundamentalt för att få en god insikt i förhållandet mellan energi och miljö för att säkerställa en grund för ansvarsfullt beslutsfattande inför diverse klimatkriser. Transparens i kod och data är en förutsättning för reproducerbar forskning inom energimodellering, dess kvalitetssärkring och är inbäddad i filosifin som behandlas av Open Source Energy Modelling Frameworks (OSEMF). Den primära fokusen av rapporten behandlar förbättring av kvaliteten av inmatningsdata och att jämföra resultatet från olika modeller. Det visar sig även finnas forskningsbrister inom effekterna av de strukturella antagagendana i dessa ramverk. Examensarbetet analyserar strukturella skillnader och strukturella antagendan mellan OSEMF, OSeMOSYS och eomof. Metoden tillämpar en harmoniserad experimentell uppsättning för att fördela resultat skillnaderna mellan OSEMF och dess strukturella antaganden. Avvikande resultat mellan OSEMF baserad på olika strukturella antaganden inträffade i denna avhandling och spårades tillbaka till deras ursprung. OSeMOSYS och oemofs underliggande energibalansekvationer leder dock till samma resultat när avvikande strukturella antaganden tas bort. Enstaka odokumenterat osammanhängande antagande i de underliggande matematiska ekvationerna mellan ramarna kan ha ett märkbart inflytande på optimeringsresultaten. Enligt resultat av examensarbetet går det att påstå att dokumentationen av OSEMF ännu inte är tillräckligt omfattande för att underlätta undersökning inom forskningsområdet, samt att dokumentationen av antaganden, vilka är inbäddade i OSEMF:s matematiska ekvationer måste vara mer detaljerade. Denna studie lyckades identifiera möjligheter att förbättra prestandan hos OSeMOSYS samt poängterar vikten av korrekta ramdokumentation för att säkerställa programmets användbarhet i praktiken