Implementierungsansätze für das Ampelmodel in Österreich und Deutschland Dr. Rolf Apel, Energy Management Division, Siemens AG

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1 Smart-Grids-Woche Mainz / Oktober 2015 Implementierungsansätze für das Ampelmodel in Österreich und Deutschland Dr. Rolf Apel, Energy Management Division, Siemens AG

2 Einstmals einfache Energiewelt ändert sich dramatisch Vier Haupttreiber für das Geschäft mit Stromnetzen Dezentralisierte Energie Systeme Erzeugung und Übertragung Verteilung und Verbrauch Zunehmende Elektrifizierung Verteilte Energiesysteme 1 Veränderung im Erzeugungsmix Höhere Volatilität als Treiber für Investitionen in Stabilität / Verfügbarkeit 2 Kapazitätsausbau bei der Erzeugung Kapazitätszubau in Schwellenländern erfordert Netzanschlüsse 3 Distanz zwischen Quelle und Last Natürliche Ressourcen und Lastzentren müssen verbunden werden 4 Dezentralisierung (öffentlich / privat) kleine / dezentrale Einheiten erfordern mehr Automatisierung / IT Seite 2

3 Systemflexibilität ist eine Voraussetzung für das zukünftige Energiesystem Energieerzeugung Energienutzung Erneuerbare Spitzenlastkraftwerk Lastverschiebung Power to heat Konventionell Elektrische Speichersysteme 0:00 6:00 12:00 18:00 0:00 Seite 3

4 Die Systemflexibilitäten verlagern sich zunehmend in das Verteilnetz Neue Flexibilitätsquellen Verteilte Energieerzeugungsanlagen: z.b. Photovoltaik, Windkraftanlagen, Kraft-Wärme-Kopplung Speichersystem, z.b. Batterien, thermische Speicher, Druckluftspeicher Energiemanagementsysteme für Produktion, Gebäude oder virtuelle Kraftwerke Leistungselektronik innerhalbe der Energiewandlungskette, z.b. PV- oder Batterie-Wechselrichter Traditionale Netze Zukünftige Netze Übertragungsnetz Übertragungsnetz + Verteilnetz Verteilnetz Flexibilität Elektrizität Gas Wärme/Kälte Carbon Seite 4

5 Aktuelle Diskussion: Schaffung neuer Schnittstelle zwischen Prosumer, Aggregator, Netzbetreiber und Energiemärkten Schaubild für die Einbindung verteilter Assets in Netzführung und Energiemarkt Netzelemente (Schalter, Trafos, etc.) Verteilnetz Verteilnetz Verteilnetz Smart Meter Gateway 'Smart Grid' ÜNB VNB Übersicht Regelreserve Market interface Regionaler Flexibilitäts Marktplatz 'Smart Market' Energy märkte Flexibilitätsangebote Aggregator Diskussionansätze Problemlösungsansatz: Einrichten einer Schnittstelle zwischen VNB and Aggregator, z.b. Eine Plattform für Systemdienstleistungen ähnlich dem Regelenergiemarkt Der Aggregator bündelt und steuert die verteilten Assets Über die Plattform der Aggregator bietet dem VNB Systemdienstleistungen automatisiert an Im Falle von Netzengpässen kann der VNB die Systemdienstleistungen der verteilten Assets nutzen (Flexibilität) Optional kann der VNB auch die Smart Meter Daten als Abrechnungsservice bieten Seite 5

6 Technologieroadmap Smart Grids Austria Umsetzungsschritte bis 2020 Ampelmodell Sichtweise Smart Grids Austria Seite 6

7 Unterschiedliche Anforderungen von Markt und Netz Lösungsansatz Flexibility Operator Netzzustand heute Nur zwei verschiedene Netzzustände Aktuelles Netzproblem & Gegenmassnahmen Seite 7

8 Unterschiedliche Anforderungen von Markt und Netz Lösungsansatz Flexibility Operator Netzzustand heute Nur zwei verschiedene Netzzustände Aktuelles Netzproblem & Gegenmassnahmen Vorhersage zukünftiges Netzproblem & Massnahmen Flexibility Operator Netz und Markt sind integriert Seite 8

9 Unterschiedliche Anforderungen von Markt und Netz Lösungsansatz Flexibility Operator Netzzustand heute Nur zwei verschiedene Netzzustände Aktuelles Netzproblem & Gegenmassnahmen Vorhersage zukünftiges Netzproblem & Massnahmen Flexibility Operator Netz und Markt sind integriert Seite 9

10 Netzphase Flexibility Operator Abbildung auf das Ampelmodell Grün Gelb Rot Vorhersage erkennt einen roten Netzzustand zu einem Zeitpunkt in der Zukunft. Planungsphase Betriebsphase Alle Marktteilnehmer agieren frei im Energiemarkt Gelb -> Grün Die vorhandenen Flexibilitäten sind ausreichend. Gelb -> Rot Die vorhandenen Flexibilitäten können einen roten Zustand nicht verhindern. Einige (oder alle) Knoten sind von Wirkleistungsbegrenzungen betroffen Operative Phase In nicht grünen Netzzuständen werden Flexibilitäten abgerufen um einen roten Netzzustand zu vermeiden oder abzumildern. Seite 10

11 Gebäudemanagement / Customer Energy Management (CEM) als Basis für Flexibilität Customer Energy Management (CEM) Seite 11

12 Übersichtssequenzdiagram Flexibility Operator Interaktion Virtuelles Kraftwerk CEM Gebäude Flexibility Operator Intelligente ONS Smart Meter Seite 12

13 PoC Kommunikation Flexibility Operator basierend auf IEC TC 57 WG 21 Diskussionsbasis Seite 13

14 Proof of Concept Lösungsansatz Flexibility Operator basierend auf ions, VKW und Gebäuden NS E3 NS H4 E1 PV1 E2 PV2 H1 H2 H3 Seite 14

15 Die Use Case-Struktur des RegioFlex-Konzeptes 2014 VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.v. 15

16 Die Netzampel als Indikator Grüne Phase Keine Netzengpässe bei grenzüberschreitendem Handel Keine lokalen Engpässe / kritischen Netzzustände Markt und sicherer Netzbetrieb im Einklang Gelbe Phase Keine Netzengpässe beim grenzüberschreitenden Handel Lokale Netzengpässe und/oder lokale Spannungsstabilität gefährdet Nutzung lokaler Flexibilitätsoptionen durch VNB (marktbasiert) Rote Phase Engpässe an den grenzüberschreitenden Kuppelstellen Lokaler Netzengpass, dem unzureichende Flexibilitätsoptionen gegenüberstehen Übergang in zentrale Netzsteuerung (EnWG 13 II und EnWG 14a) 2014 VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.v. 16

17 Die Akteure des RegioFlex-Konzepts Prosumer AGG/BKV VNB Darstellung der Flexibilitätsoptionen Gesamte Wertschöpfungskette Alle Gruppen (HH, ID, GW) Bündelung der Flexibilitätsoptionen der Vertrags-Prosumer In enger Abstimmung mit BKV oder Personalunion National: ca. 900 VNB Kernaufgabe: Sicherstellung der lokalen Systemstabilität Modernisierung der Netze DAM DAM neue Funktion Bereitstellung von Stammdaten Verbesserung bestehender Marktstruktur SMGW-A MSB: Zuständig für Messstelle zuverlässige und sichere Datenkommunikation Schnittstelle: Prosumer RegioFlex - Handelsplattform Handelsplattform Diskussionsbedarf: Anzahl, Ausdehnung, Abgrenzung und Betreiber Langfristig: ein Marktplatz 2014 VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.v. 17

18 2014 VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.v. 18

19 Fazits aus Österreich und Deutschland Konzept Flexibility Operator Bietet Ansatz zum gleitenden Übergang von markt- zu netzorientierter Betriebsführung Synergien Doppelnutzung von bestehenden Komponenten (intelligente Gebäude, ions, VKW), Kommunikationsschnittstellen, Protokolle; Flexibler Einsatz an relevanten Hot Spots verschiedene Arten von Teilnahmeanreizen möglich: Geld, virtuelle Guthaben, Punkte für jede Unterstützung Art der Anreize beeinflussen Geschäftsmodelle, Motivation, Vorhersagbarkeit der Kosten, etc.; Vereinfachtes Konzept: Informationsbasierte Kooperation Proof of Concepts erfolgreich Nächste Schritte: ökonomische Machbarkeitsstudie, PoC im Feld Seite 19 Zunehmende dezentrale Erzeugung erfordert neue Handlungsmöglichkeiten für den VNB VNB kann lokale Flexibilitäten von Prosumern für den Netzbetrieb nutzen Nutzung von Flexibilitäten erfordert eine angemessene IKT-Infrastruktur Kenntnis des Netzzustandes für die Nutzung von Flexibilitäten essentiell RegioFlex ist eine sinnvolle Ergänzung zum bestehenden Energiemarkt RegioFlex ermöglicht einen technologieneutralen Wettbewerb der Flexibilitäten Flexibilitäten für den VN-Betrieb sind an den lokalen Netzbereich gebunden Kritische Netzsituationen im VN-Betrieb sind lokal (Entstehung & Entschärfung) Nutzung von Flexibilitäten durch den VNB erfordert die Anpassung von Regulierung und Marktregeln sowie eine entsprechende Standardisierung Nutzung von Flexibilitäten ist zurzeit gesetzlich nicht vorgesehen