SEITE 1 RWE Deutschland AG 20.11.2013
Die Aggregation von Flexibilitäten zur Integration Erneuerbarer Energien Fachtagung Smart Energy 2013, Dortmund
RWE Deutschland AG, 14.11.2013 Prof. Dr. Michael Laskowski
SEITE 2 RWE Deutschland AG 20.11.2013
■ Wegen der volatilen Einspeisung von Wind- und Sonnenergie entsteht ein gesteigerter Regelenergiebedarf im Stromnetz
■ Durch die Abnahmeverpflichtung von Wind- und Sonnenenergie ergibt sich ein zusätzliche Strompreisdynamik
■ Die Bereitstellung von Flexibilitäten bietet ein Potenzial für eine zusätzliche steuerbare Energienachfrage
Gaskraftwerk Wasserkraftwerk
Kohlekraftwerk rege
lbar
ni
cht
rege
lbar
Windkraft Photovoltaik
Im zukünftigen Stromnetz wird regelbare Energie durch nicht regelbare
Energie ersetzt
Steuerbarkeit der Nachfrage erforderlich
! !
Industrie und Handel
Haushalte
Flexibilitäten aus dem
Gewerbesegment
!
Smar
t Grid
? ?
Angebot Nachfrage 50 Hz
Wind und Photovoltaik sind nicht regelbar – auf der Nachfrageseite müssen Alternativen gefunden werden
SEITE 3 RWE Deutschland AG 20.11.2013
9 Stunden mit Preisniveau unter 100%
Der Verlauf des Strompreises an der Strombörse EEX zeigt den Effekt von Windstromüberschuss, der auf unzureichende Nachfrage trifft
Zeitfenster für negative Flexibilitäten (Lasten)
Zeitfenster für positive Flexibilitäten
(dezentrale Erzeugung)
Zeitfenster für positive Flexibilitäten
(dezentrale Erzeugung)
Die Volatilität der Strompreise an der EEX bietet Möglichkeiten für die Vermarktung von positiven und negativen Flexibilitäten
Quelle: EEX
P/P100
Uhrzeit
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Kundennutzen EVU-Nutzen
Aufbau eines
Aggregators mit
nachgelagerten Gateways
zur Steuerung
von Endgeräten
bei Geschäfts-
und Gewerbe- Kunden
Flexibilisierung von Verbrauch im Gewerbe- und Geschäfts- kundensegment führt zu mehrseitigem Nutzen
Erwirtschaftung von Erlösen, Steigerung der eigenen Energie- effizienz durch Zurverfügung- stellung von positiven und negativen Flexibilitäten
Vermarktung von Arbeit und Leistung
Verbesserte Ausnutzung der Flexibilität speichernder Geräte (Kühl-, Klima- und Heizgeräte, Batteriespeicher)
Reduktion der Energiekosten durch Lastverschiebung
Durch Bündelungseffekte Teilnahme am Energiemarkt
Verbesserung der Energie- effizienz und des CO2-Footprints
Erwirtschaftung von Erlösen durch die Vermarktung von Flexibilitäten seitens des Vertriebes / Portfolio-managements: - optimierte Energiebeschaffung - Bilanzkreisoptimierung - Regelenergie- oder Spotmarkt - Sekundärreserve
Nutzung von Flexibilitäten seitens des Netzes bei Netzengpässen (gelbe Ampel), Bereitstellung von Systemdienstleistungen
Kundenbindung durch zusätzliche Produkte und Verträge
Entwicklung und Vertrieb von geeig- neten Flexibilitätsprodukten für unterschiedliche Marktteilnehmer
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Das grundsätzliche Marktmodell eines Aggregators bedient Vertrieb und Netz
Funktionen eines Demand Response Aggregators
Aggregator
Industrie
Gewerbe
Privatkunden
Network Operations
Center
Kommerzieller Optimierer
EVUs
DSOs
TSOs
OTC
EEX
Kapazitäts- markt
MW, MWh
€
Herausforderungen für einen Aggregator: diskrimierungsfreie Behandlung aller Demand Response-Anbieter ausreichende Marge, um Demand Response-Anbieter zu incentivieren derzeit Demand Response nur in Direktvermarktung an EEX möglich noch kein geeignetes Geschäftsmodell für DSOs im Markt vorhanden
(Bilanzkreismanagement, Systemdienstleistungen für Verteilnetzbetreiber)
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Der Aggregator kann in ein Energiemanagementsystem (EMS) (z.B. virtuelles Kraftwerk) eingebunden werden
Energiemanagementsystem (EMS)
Prognose, Optimierung, …
Kommunikations-module zur Ansteuerung der Endgeräte
Aggregator zur Ansteuerung von EEG-Anlagen und Lasten („gelbe Ampelphase“ im Netz) sowie Ansteuerung von Lasten zur Flexibilisierung des Gesamtverbrauches („Portfoliomanagement 3.0“)
Projektfokus
Kommunikations-module
Kommunikations-module zur System-integration (Gateway)
Portfolio-Management 3.0
Aggregator
Kraft-Wärme-Kopplung
Windturbinen
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Das Netz ist überlastet / in einem kritischen Zustand und wirft Last ab / schaltet Erzeugung ab
Transaktionen des Marktes sind nicht mehr möglich Der Netzbetreiber gibt den Prozess vor
Das Netz entwickelt sich in Richtung eines kritischen Zustandes und sucht nach kontrahierten Lasten oder Erzeugungen
Transaktionen des Marktes sind eingeschränkt möglich Der Netzbetreiber gibt den Prozess vor
Das Netz hat freie Kapazitäten, kritische Netzzustände sind nicht vorhanden
Transaktionen des Marktes sind beliebig möglich
Der Netzbetreiber greift nicht in den Markt ein
Flexibilitäten für das Netz dienen dem Mechanismus einer „Ampelsymbolik“
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Netzengpässe werden mittels Systemdienstleistungen durch den Aggregator behoben
Der Aggregator bündelt Leistungsflexibilitäten im Verteilnetz: Positive Leistungsflexibilitäten z. B. ferngesteuerte modulierbare Lasten
Negative Leistungsflexibilitäten z. B. ferngesteuerte modulierbare Einspeisung
Durch die Bündelung der Leistungsflexibilitäten im Verteilnetz werden strukturierte Pro-dukte für Verteilnetzbetreiber und Bilanzkreisverantwortliche überhaupt erst ermöglicht.
Konkret für Situation 2 existiert für derartige Systemdienstleistungen für VNB kein Geschäftsmodell, die hierfür notwendige Incentivierung durch den VNB ist noch nicht geklärt!
VNA
VND
VNC
VNB
Bilanzkreise:Bilanzkreis 1
Bilanzkreis 2
Bilanzkreis 3
Bilanzkreis Aggregator
Regelzone
Engpass
Flex-Abruf
Situation 1: Aggregatoren-Bilanzkreis ist nicht mehr ausgeglichen!
Maßnahmen zu Situation 1: a) Gegenreaktion in anderem Verteilnetz; b) Übernahme der Abweichung in VNB-Bilanzkreis
Maßnahmen zu Situation 2: a) VNB fragt bei Aggregator Systemdienstleistungen nach
und incentiviert den Beitrag
Situation 2: Teile eines Verteilnetzes haben Überlast (gelbe Ampelphase)!
SEITE 9 RWE Deutschland AG 20.11.2013
Beispiel: BMWi- Projekt E-DeMa
SEITE 10 RWE Deutschland AG 20.11.2013
E-DeMA – ein Feldversuch zur Anpassung von Lasten und Angebot im Verteilnetz
RWE führte von März bis Dezember 2012 mit Partnern einen Feldver-such in ca. 700 Haushalten durch (in Mülheim / Ruhr und Krefeld)
Die Haushalte wurden mit Smart-Metern sowie teilweise mit smarter Weißer Ware und einer µKWK-Anlage ausgestattet
Ein „Marktplatz“ zeigte den Kunden individuelle Verbrauchs- und Tarif-informationen
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Messwerte, Tarife (informativ), Fern-Schalthandlungen, Services, Handelsgeschäfte
Energiedienstleister
Verteilnetzbetreiber Lieferanten
Service-Dienstleister
Aggregatoren
Tarife, Messwerte, Betriebswerte, Fern-Schalthandlungen
Messstellenbetreiber (IKT-Gateway-Betreiber)
In-House
E-DeMa-Gateway
Messwerte, Betriebswerte, Tarife, Fern-Schalthandlungen
Transparente Abrechnung Lokale Schalthandlungen Aktueller Verbrauch
Technische Datenbereitstellung
Business to Customer
Business to Business
Wartungs-funktion für Hersteller
z.B. Wetterdienst, Tarifberater
Prosumer
Strom-Großhandel
OTC
Innovative Stromprodukte mit / ohne Automatisierung
Angebote von Einspeisern
Produkte zur Netzdienlichkeit für VNB
und Dritte
Angebote von und für Aggregatoren
Service-Produkte z.B. von Geräteherstellern
Energienetzdienst-leistungsprodukte
Produktpalette des Marktplatzes:
Administrative Produkte wie Bilanzierung, Datenhandling, …
Das Marktplatzsystem verbindet Kunden mit Anbietern von Energie(dienstleistungen)
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Haushalt
AggregatorLeitsystem
E-DeMaGateway
weißeWare
MikroKWK
. . .
Weiße Ware: Waschmaschinen, Wäschetrockner, GeschirrspülmaschinenSmart Start: Gerät ist bereit für den Abruf durch das Aggregator Leitsystem
Aggregator ruft Gruppen von Weiße Ware Geräten ab
Aggregator steuert Gruppen von Mikro KWK Anlagen
Haushalt
E-DeMaGateway
weißeWare
MikroKWK
Haushalt
E-DeMaGateway
weißeWare
MikroKWK
Haushalt
E-DeMaGateway
weißeWare
MikroKWK
Haushalt
E-DeMaGateway
weißeWare
MikroKWK
Netzleitsystem(Verteilnetzbetreiber)
E-DeMaMarktplatzsystem
B2B-Abruf Vertragsdaten
Vertragsdaten
Aggregator-Leitsystem steuert Lasten und Erzeugung
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Fazit
Die steigende Anzahl von Energiemengen aus erneuerbaren Energien erfordert neue Geschäftsmodelle – die Erzeugungsmengen werden kleinteiliger und volatiler (PV, Wind) – Energiekonsumenten werden zu Energieproduzenten (Prosumer) – das Bestreben nach bilanzieller Energieautarkie nimmt zu – aus politischer Sicht werden Subventionen aus dem EEG reduziert – „alte“ EEG-Anlagen fallen in absehbarer Zeit (nach insgesamt 20 Jahren)
aus der Förderung heraus und suchen neue Finanzierungsmodelle wie z.B. die Direktvermarktung
Kleine und mittlere Flexibilitäten stehen zukünftig dem Markt zur Verfügung – sowohl positive als auch negative Flexibilitäten lassen sich zu
vermarktbaren Aggregaten zusammenfassen – geeignete Aggregatoren bündeln diese Flexibilitäten aufgrund einer
Incentivierung eines vorgelagerten Energiemanagementsystems – Aggregatoren stehen sowohl vertrieblich als auch netzseitig zur
Verfügung
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