Videobeschreibung: Einsatz von Flexibilitäten zum Bilanzkreisausgleich

Das Ziel der Simulationen ist, den Prognosefehler der fluktuierenden erneuerbaren Energien (fEE) mithilfe verschiedener Flexibilitätsoptionen auszugleichen. Dabei gilt es im Rahmen der Optimierung den Bilanzkreis, also den Saldo zwischen Erzeugung und Verbrauch, innerhalb einer Wabe ausgeglichen zu halten.

Im folgenden Video werden die ersten Ergebnisse der Zwischensimulation des Bilanzkreises der Energiewabe Trier für Januar des Jahres 2018 (auf Basis von Fundamentaldaten aus 2014) dargestellt. Dabei kennzeichnen alle positiven Werte Stromerzeugung oder Stromeinkauf, alle negativen Werte Stromverbrauch oder Verkauf.

Im oberen Teil des Videos werden die in der Zwischensimulation betrachteten Erzeuger (BHKW) und Verbraucher (Wärmepumpen) in einer nicht flexibilisierten Fahrweise gezeigt. Die Erzeugung der BHKW und der Verbrauch der Wärmepumpen (WP) orientieren sich ausschließlich am Wärmebedarf.

Der untere Teil des Videos zeigt eine an der Verfügbarkeit der fEE orientierte, flexibilisierte Fahrweise von Erzeugung und Verbrauch. Es wird angenommen, dass in beiden Fällen die Erzeugungs- und Verbrauchseinheiten mit Wärmespeichern ausgestattet sind.

Ziel des Videos ist es aufzuzeigen, wie durch eine rollierende Optimierung des flexiblen Einsatzes von BHKW auf Erzeugerseite und von WP auf Verbraucherseite diese an die fluktuierende Erzeugung aus EE angepasst werden können.

Im Rahmen der Zwischensimulation wird zunächst am Vortag die Bilanz auf Grundlage der Prognosen für Stromerzeugung und Stromverbrauch am Day-Ahead-Markt ausgeglichen. Ein bilateraler Handel zwischen den benachbarten Waben soll dies künftig noch ergänzen. Der kurzfristige Ausgleich, der üblicherweise am Intra-Day-Markt erfolgt, wird in der Zwischensimulation durch eigene Flexibilitätsoptionen der Wabe dargestellt, da deren Effekte auf den Bilanzausgleich ausgewertet werden sollen.

Da in dem hier gezeigten Szenario nur ein geringer Anteil an Flexibilität (nur BHKW und Wärmepumpen) einem relativ hohen Anteil an (lokaler) fEE-Erzeugung gegenübersteht, ist die Wirkung der Optimierung noch begrenzt. Die auftretenden Abweichungen zwischen prognostizierter fEE-Erzeugung und prognostiziertem Stromverbrauch zu der tatsächlichen fEE-Erzeugung und tatsächlichem Stromverbrauch (Prognosefehler) müssten in diesem Fall weiterhin über einen kurzfristigen Austausch von Strom ausgeglichen werden.

Die Aktualisierungen der Simulationen mit weiteren Flexibilitätsoptionen werden nach und nach auf dieser Homepage zur Verfügung stehen. Damit werden die Effekte des optimierten Einsatzes von Flexibilitäten, auch im Austausch unter den Energiewaben, immer deutlicher.

 

 

Beschreibung der einzelnen Grafiken und deren Interpretation:

Netzaustausch

Die graue Kurve zeigt, welche Energiemengen vortägig aufgrund der dann vorliegenden Prognosen zur Glattstellung der Bilanz veräußert (positiver Wert) oder eingekauft (negativer Wert) wurden. Diese Energiemengen sind gehandelt worden und können nicht mehr revidiert werden. Die blaue Fläche stellt die verbleibende Differenz in der Bilanz dar, wenn bereits alle verfügbaren Flexibilitätsoptionen eingesetzt wurden. Aktuell steht dieser Wert noch als Bedarf von Ausgleichsenergie. Für die Zukunft signalisiert er den Bedarf an weiteren Flexibilitätsoptionen bzw. einem Austausch zwischen den Waben.

 

Fluktuierende erneuerbare Energien (fEE)

In der Grafik wird die Summe der Stromerzeugung aller fEE gezeigt. Des Weiteren zeigt die schwarze Kurve die Summe der Erzeugungsprognose der fEE (Day-Ahead-Prognose). Die Differenz beschreibt die Prognoseabweichung und den grundsätzlich durch Flexibilitäten abzudeckenden Energiebedarf zum Ausgleich der Energiewabe.

 

Erzeuger mit Speicher

 

Die blaue Linie zeigt den Fahrplan der Erzeugung der BHKW, die graue Linie zeigt den jeweiligen Füllstand der Wärmespeicher, die an die BHKW angeschlossen sind.

Die BHKW erzeugen in erster Linie Wärme, welche nach einem Fahrplan in Abhängigkeit des Wärmebedarfs der angeschlossenen Kunden, bereitgestellt wird. Ohne Optimierung wird die Wärme dann erzeugt, wenn sie benötigt wird, sodass der angeschlossene Speicher nicht/kaum erforderlich ist (graue Linie in der oberen Grafik). Die Stromerzeugung folgt dem Wärmebedarf.

Eine flexible Nutzung der BHKW zur Stromerzeugung wird durch die angeschlossenen Wärmespeicher ermöglicht und gleichzeitigt begrenzt. Mit jeder erzeugten MWh Strom wird gleichzeitig auch Wärme erzeugt. Mittels einer rollierenden Optimierung werden BHKW und Wärmespeicher in ihrer Fahrweise derart gesteuert, dass die Verfügbarkeit der BHKW für einen erwarteten Ausgleichsbedarf möglichst hoch ist und zugleich die Wärmeversorgung jederzeit sichergestellt werden kann. D.h. wird in absehbarer Zeit Wärme benötigt aber zugleich mit einer hohen Strombedarfsdeckung durch fEE gerechnet, werden die Wärmespeicher bereits frühzeitig gefüllt. Der Speicher darf zur Erhaltung einer hohen Flexibilität dabei nie komplett gefüllt und nie vollständig geleert werden (graue Linie in der unteren Grafik).

 

Stromverbrauch (Flexible Last)

 

Die blaue Linie zeigt den Fahrplan der Wärmepumpen, die graue Linie zeigt den jeweiligen Füllstand der Wärmespeicher, die an die Wärmepumpen angeschlossen sind.

Wärmepumpen beziehen Strom, um Wärme zu erzeugen. Ohne Flexibilisierung läuft die WP einzig in Abhängigkeit des Wärmebedarfs der Kunden. In diesem Fall ist der angeschlossenen Speicher nicht/kaum erforderlich (graue Linie in der oberen Reihe).

Eine flexible Nutzung von Wärmepumpen wird durch die angeschlossenen Wärmespeicher ermöglicht und gleichzeitig begrenzt. Auch hier ist es Aufgabe der Optimierung, den Bilanzkreis durch rollierende Anpassung des Betriebs von WP kurzfristig auszugleichen. Zugleich muss die Wärmeversorgung zu jeder Zeit gewährleistet sein. Statt jedoch durch Eingriff in die Stromerzeugung den Bilanzkreis ausgeglichen zu halten, wird mit dieser Option ein Teil der Stromnachfrage auf einen möglichst günstigen Zeitpunkt verlagert. Durch die zeitliche Verlagerung ergeben sich Veränderungen im künftigen Fahrplan, die jede Viertelstunde rollierend neu anzupassen ist. Wie bei den BHKW darf auch hier der Speicher nie komplett gefüllt und nie vollständig geleert sein. Die blaue Linie in der unteren Grafik zeigt die flexibilisierte Fahrweise der WP, die graue Linie den schwankenden Speicherstand.