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BayWISS-Kolleg Energie www.baywiss.de

Projekte im Verbundkolleg Energie

© Markus Spiske / unsplash.com

Technoökonomische Untersuchung marktbasierter Flexibilitätsbereitstellung im Hoch- und Mittelspannungsnetz als Ergänzung zum regulatorischen Redispatch und zum Netzausbau

Sogenannte Smart Markets sind aktuell diskutierte Lösungsansätze, die dem Stromnetzbetreiber als zusätzliches, marktbezogenes Engpassinstrument zur Verfügung gestellt werden sollen. Sie funktionieren als Markt für Flexibilität auf Verteilnetzebene und stehen somit in kurzfristiger Konkurrenz zum regulatorischen Redispatch und in mittelfristiger Konkurrenz zum Netzausbau. Die Aktivität eines Smart Marktes ist sowohl temporär als auch regional auf Phasen mit Netzengpässen beschränkt und stellt eine Ergänzung zum bestehenden Energy-Only-Marktdesign dar.

Im Forschungsprojekt wird die Wirkung von Smart Markets auf die Netzcluster (Verteilnetzebene) und deren Beitrag bei der Engpassbewirtschaftung analysiert. Hierzu wird ein Smart Market Modell entwickelt, welches die im Netzcluster verfügbaren Flexibilitätsoptionen mit ihren technischen und ökonomischen Parametern im Wettbewerb um die kostenoptimale Lastflussänderung im Netz adäquat abbilden soll. Für die Komplexitätsreduktion des Modells werden Regionen mit ähnlicher Netztopologie und verfügbaren Flexibilitätsoptionen zu repräsentativen Netzclustertypen zusammengefasst. Das Marktgebiet der jeweiligen Smart Markets entspricht diesen spezifischen Netzclustern und berücksichtig deren Netzrestriktionen bei der Ermittlung der Einsatzreihenfolge (sog. Merit Order). Smart Markets stellen somit eine Verknüpfung von Markt und Stromnetz dar. Sie ermöglichen die Integration von neuen Marktteilnehmern, für die an bestehenden Strommärkten bisher noch keine Anreize für eine netzdienliche Fahrplananpassung vorhanden sind. Als Einschaltsignal für das Smart Market Modell dienen die prognostizierten Engpässe im Übertragungsnetz oder auch im Verteilnetz. Die Einschaltsignale beinhalten Informationen über die Dauer und Höhe der erforderlichen Leistungsanpassung im Netzcluster.

Mit dem entwickelten Smart-Market-Modell soll die jeweils kostengünstigste Lösung für das betroffene Netzcluster und somit der sich in Smart Markets einstellende Marktpreis berechnet werden. Zur Bestimmung der finanziellen Obergrenze sind Informationen zu den Spotmarktpreisen und die Kosten für den Stromnetzausbau erforderlich. Ebenso ist der Einbezug weiterer Preiskomponenten denkbar, wie beispielsweise die monetäre Bewertung der erreichten CO2-Minderung durch die effiziente Bewirtschaftung. Ein weiteres Modellergebnis ist die aggregierte Flexibilität im Netzcluster (Leistungsfähigkeit, Bedarfsanpassungsfähigkeit und Reaktionsfähigkeit), welche unter der ermittelten finanziellen Obergrenze und den technischen Restriktionen dem vorgelagerten Netz zur Verfügung gestellt werden kann. Somit lassen sich Aussagen zur Höhe der zusätzlichen Erlöse für die flexiblen Kapazitäten und die vermiedenen Kosten durch den eingesparten regulatorischen Redispatch, sowie zur zusätzlichen Integration von fEE-Strommengen (Wind+PV) mit geringerem Netzausbau generieren.

 

MITGLIED IM KOLLEG

seit

Betreuerin Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg:

Prof. Dr. Veronika Grimm

Forschungsschwerpunkte:

  • Energiemärkte und Energiemarktmodellierung
  • Verhaltensökonomie
  • soziale Netzwerke sowie Auktionen und Marktdesign

Betreutes Projekt:
Technoökonomische Untersuchung marktbasierter Flexibilitätsbereitstellung im Hoch- und Mittelspannungsnetz als Ergänzung zum regulatorischen Redispatch und zum Netzausbau

Betreuer Technische Hochschule Ingolstadt:

Prof. Dr.-Ing. Uwe Holzhammer

Forschungsschwerpunkte:

·  Vermarktung erneuerbaren Strom (Spotmarkt, Regelleistungsmärkte, Wärmemarkt, neue Märkte)

·  Regionale Wirkung der Energiewende

·  Rolle elektrischer und thermischer Flexibilität im Energieversorgungssystem

·  Flexibilisierung der Strom und Wärmeerzeugung mittels  BHKW, insbesondere Biogas als Energieträger

·  Kopplung der Sektoren Strom, Wärme und Mobilität

·  Systemeffizienz: Effizienz und Flexibilität in der Industrie

·  Smart Market: Energiemärkte mit regionalen Netzaspekten

Betreutes Projekt:
Technoökonomische Untersuchung marktbasierter Flexibilitätsbereitstellung im Hoch- und Mittelspannungsnetz als Ergänzung zum regulatorischen Redispatch und zum Netzausbau

Abbildung 1: Schematische Darstellung eines Smart Markets als lokal und temporär beschränkter Markt für Flexibilität zur Minimierung des regulatorischen Redispatch und des Netzausbaus
Tanja Mast

Tanja Mast

Technische Hochschule Ingolstadt

Tanja Mast absolvierte das Bachelorstudium der Energie- und Umweltsystemtechnik an der Hochschule Ansbach und studierte anschließend den Master Erneuerbare Energien an der TH Köln mit dem Schwerpunkt Netzintegration von EE-Anlagen. Durch die langjährige Mitarbeit in einschlägigen Forschungseinrichtungen (ZAE Bayern und Fraunhofer ISE) - in Form von Praxissemester, Abschlussarbeit und Anstellung als studentische Hilfskraft – hat sie umfangreiches Wissen in den Bereichen Erneuerbare Energien, Datenmanagement und Python-Programmierung. Seit Oktober 2017 ist Tanja Mast als wissenschaftliche Mitarbeiterin am InES im Bereich Energiesystemtechnik tätig. Dort beschäftigt sie sich intensiv mit der Forschung im Bereich Flexibilität, Rolle der Bioenergie und neue Strommärkte. Seit November 2019 bearbeitet sie das Forschungsprojekt EOM-Plus, im Rahmen dessen ihr Promotion stattfindet.

Koordination

Treten Sie mit uns in Kontakt. Wir freuen uns auf Ihre Fragen und Anregungen zum Verbundkolleg Energie.

Dr. Astrid Schweizer

Dr. Astrid Schweizer

Koordinatorin BayWISS-Verbundkolleg Energie

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik
Fürther Straße 244f
90429 Nürnberg

Bürozeiten: Mo – Mi 08.30 – 14.30 Uhr

Telefon: +49 911 568549230
energie.vk@baywiss.de