Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

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1 Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene Technische und wirtschaftliche Erfahrungen am Beispiel der Projekte Smart Power Flow und open_ego Birgit Schachler Reiner Lemoine Institut Reiner Lemoine Institut 1 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

2 Agenda Allgemeine Projektinformation SmartPowerFlow Erstellung Marktgetriebener synthetischer und netzdienlicher Stromnetze Batterieeinsatz Netzoptimierung Vergleich mit anderen Flexibilitätsoptionen Veröffentlichung Ganzheitliche Netzoptimierung von Modell und im Ergebnissen Projekt open_ego Zusammenfassung und Ausblick 2 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

3 Allgemeine Projektinformation SmartPowerFlow Motivation: Zunehmender Netzausbau auf Verteilnetzebene Akronym SmartPowerFlow : Optimierung von Netzerweiterung versus Energiespeicher auf Verteilnetzebene infolge zunehmender regenerativer Leistungsflüsse Ziel: Netzdienlicher und gleichzeitig ökonomisch sinnvoller Speichereinsatz 3 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

4 Marktgetriebener und zugleich netzdienlicher Batterieeinsatz Problematik durch EE-Anlagen in Verteilnetzen MS P NS Leitung HAS P MS-Netz ONT Spannung Last und PV-Anlage Umax Länge Blindleistungsregelung der Batterie an der NS-Sammelschiene 4 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

5 Marktgetriebener und zugleich netzdienlicher Batterieeinsatz Theoretische wöchentliche Einnahmen für den SmartPowerFlow-Speicher PRL Primärregelleistung SRL Sekundärregelleistung DA Day-Ahead ID Intraday 5 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

6 Marktgetriebener und zugleich netzdienlicher Batterieeinsatz Ziel: Optimale Kombination von Primärregelleistungserbringung und Blindleistungsbereitstellung Primärregelleistungserbringung Blindleistungsregelung 6 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

7 Kapitalwert in Mio. Marktgetriebener und zugleich netzdienlicher Batterieeinsatz Wirtschaftlichkeitsanalyse -30% -60% 7 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene Spezifische Investition je Pooleinheit in /kwh

8 Vergleich mit anderen Flexibilisierungsoptionen Untersuchte Flexibilitätsoptionen PV mit/ohne (Heim-)Speicher Großspeicher Blindleistungsregelung ohne Batterie cosφ(p) Q(U) Blindleistungsregelung Q(U) Wirkleistungsregelung mit Batterie Eigenverbrauchsoptimierung mit Einspeisegrenze 8 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

9 Vergleich mit anderen Flexibilisierungsoptionen Untersuchungsregion: Verteilnetz Tussenhausen NS-Netzgebiet 9 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

10 Vergleich mit anderen Flexibilisierungsoptionen Bestimmung eines PV-Ausbaupfades für Tussenhausen Ist-Stand Geeignete PV Flächen 10 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

11 Vergleich mit anderen Flexibilisierungsoptionen Bestimmung eines PV-Ausbaupfades für Tussenhausen Ist-Stand Geeignete PV Flächen Potentialanalyse Ausbaupfad 11 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

12 Vergleich mit anderen Flexibilisierungsoptionen Technischer Vergleich 12 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

13 Kumulierte zusätzliche Leistung gegenüber Szenario ohne Flexibilitätsoption in % Vergleich mit anderen Flexibilisierungsoptionen Technischer Vergleich 13 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

14 Vergleich mit anderen Flexibilisierungsoptionen Wirtschaftlicher Vergleich nur nur Netzausbau 14 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

15 Allgemeine Projektinformation open_ego Motivation: Notwendigkeit einer ganzheitliche Netzplanung für eine erfolgreiche Energiewende Akronym open_ego : open electricity grid optimization Ziel: Netzübergreifendes Planungsinstrument zur Bestimmung des optimalen Netz- und Speicherausbaus in Deutschland integriert in einer OpenEnergy-Plattform 15 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

16 Erstellung synthetischer Stromnetze Höchst- und Hochspannungsebene Open Street Map Synthetische Netze 16 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

17 Erstellung synthetischer Stromnetze Mittelspannungsebene 17 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

18 Erstellung synthetischer Stromnetze Mittelspannungsebene 18 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

19 Erstellung synthetischer Stromnetze Niederspannungsebene Verwendung von Referenznetzen 400 kva 1 21 m 1 29 m 1 40 m 1 64 m 102 m m 29 m 40 m 64 m Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

20 Netzoptimierung Flexibilitätsoptionen: Netzausbau, Abregelung, Speicher Zukunftsszenarien 2035 / 2050 HöS-HS-Optimierung MS-NS-Optimierung HöS-HS Kosten MS-NS Kosten + Gesamtkosten 20 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

21 Zusammenfassung & Ausblick Netzdienliche PRL-Erbringung ist möglich VRF-Investitionskosten nur Netzausbau müssten gegenüber realistischem Szenario um 60% sinken Untersuchte Flexibilitätsoptionen steigern die maximale Netzaufnahmefähigkeit und senken Netzausbaukosten Ganzheitliche Netzplanung ist erforderlich für eine erfolgreiche Energiewende Veröffentlichung der Netzdaten auf der OpenEnergy Platform Abschlussworkshop des open_ego Projektes im Herbst Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

22 Kontakt Kontaktieren Sie uns Lizenz Reiner Lemoine Institut Birgit Schachler Transformation von Energiesystemen Inhalte (Abbildungen und Texte) sind, sofern nicht anders gekennzeichnet, lizenziert unter Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) Reiner Lemoine Institut, 2017 Für weitere Informationen siehe Lizenztext. Bitte wie folgt zitieren: Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene: Technische und wirtschaftliche Erfahrungen am Beispiel der Projekte Smart Power Flow und open_ego Reiner Lemoine Institut CC BY Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

23 Allgemeine Projektinformation Zeitlicher Ablauf des Projekts SmartPowerFlow Offizieller Projektstart Entwicklung der Komponenten Inbetriebnahme des Batteriespeichers Einjähriger Testbetrieb des Batteriespeichers Projektende Auswertung der Ergebnisse August 2013 Jahr 2014 Juni 2015 Juni 2016 Oktober Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

24 Optimierung des Speicherbetriebes Netzdienliches Verhalten Q in Abhängigkeit von lokaler Netzspannung U Energieverbrauch Keine Vergütung Primärregelleistungsmarkt P in Abhängigkeit von Netzfrequenz f Mindestgebotsgröße 100% Verfügbarkeit 24 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

25 Optimierung des Speicherbetriebes Netzdienliches Verhalten Q in Abhängigkeit von lokaler Netzspannung U Energieverbrauch Keine Vergütung Primärregelleistungsmarkt P in Abhängigkeit von Netzfrequenz f Mindestgebotsgröße 100% Verfügbarkeit 25 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

26 Optimierung des Speicherbetriebes Erbringung von Primärregelleistung durch Speicher ohne Betriebsstrategie Entladen Laden 26 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

27 Optimierung des Speicherbetriebes Ladestandssteuerung mit Freiheitsgraden der ÜNB Totbandnutzung Optionale Übererfüllung Anwendung kostenneutral Leistungsgradient Lade- oder Entladevorgänge durch Fahrplangeschäfte Optimierung erforderlich 27 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

28 Optimierung des Speicherbetriebes vorhandene Leistung obere Verfügbarkeitsgrenze Korrekturleistung obere Korrekturgrenze Zielwert präqualifizierte Leistung untere Korrekturgrenze untere Verfügbarkeitsgrenze Wie viel Leistung vermarkten? Ab welchem Ladestand Energie ver-/kaufen? 175 kw 47% bzw. 65% 28 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

29 Optimierung des Speicherbetriebes Netzdienlicher PRL-Betrieb im Feldtest η = 30% 29 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

30 Optimierung des Speicherbetriebes Einnahmen und Kosten eines 1MW Pools ca. 7% davon durch Blindleistungsbereitstellung 30 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene

31 Netzoptimierung P Wind t HS/MS Transformator I>I max P t PV 31 Birgit Schachler Lokale Energiespeicher auf Verteilnetzebene