Flexibilität ist der Schlüssel

Flexibilität

Inhaltsverzeichnis

  1. Hin­ter­grund und Moti­va­ti­on einer C/sells-Arbeits­grup­pe zum regu­la­to­ri­schen Rahmen
  2. Stan­dar­di­sie­rung beschleu­nigt Inno­va­ti­on und schafft Massenfähigkeit
  3. Glos­sar mit Begriffs­sys­tem zum zel­lu­lä­ren Ener­gie­sys­tem als Grund­la­ge von Betei­li­gung und Autonomie
  4. Zel­lu­lä­re Archi­tek­tur und Digitalisierung
  5. Use Case Methodik
  6. Schutz­me­tho­dik — Schutz­be­dürf­nis­se im Energiesystem
  7. Fle­xi­bi­li­tät — Begriff — Kon­zep­te — Modell
  8. Zusam­men­fas­sung der Ergeb­nis­se des Pro­jek­tes C/sells zu gemein­sa­men tech­ni­schen Regeln, Nor­men und Standards

Flexibilität als Eigenschaft eines zellulären Energiesystems

Begriffe

Vor­ran­gi­ge Zie­le der im Glos­sar „Begrif­fe und Model­le zum zel­lu­la­ren Ansatz sowie zu Infra­struk­tur­kom­po­nen­ten“ ein­ge­führ­ten Archi­tek­tur sind

  • Beherr­schung von Kom­ple­xi­tät in einem zuneh­mend dezen­tra­len Energiesystem
  • Erhö­hung der Fle­xi­bi­li­tät im vola­ti­len erneu­er­ba­ren Ener­gie­sys­tem im Sek­to­ren­ver­bund der End­ener­gie­ar­ten Strom, Wär­me, Gas und Ener­gie­trä­ger für Mobi­li­tät sowie zur Eigenoptimierung
  • Erwei­te­rung der Hand­lungs­räu­me für loka­le und regio­na­le Par­ti­zi­pa­ti­on und Eigen­ge­stal­tung im glo­ba­len Verbund
  • Erhö­hung der Resi­li­enz gegen Angrif­fe und Stö­run­gen der ver­netz­ten kri­ti­schen Infrastruktur

Fle­xi­bi­li­tät ist also letzt­end­lich bezo­gen auf den ein­ge­führ­ten Sys­tem­be­griff eine sich zuneh­mend ent­wi­ckeln­de Eigen­schaft des intel­li­gen­ten, erneu­er­ba­ren Energiesystems.

Steuerungskategorien zur Nutzung von Flexibilität

Zwecks Kate­go­ri­sie­rung von Mecha­nis­men zur Steue­rung eines Sys­tems und ins­be­son­de­re deren Anwen­dung für Fle­xi­bi­li­täts­me­cha­nis­men im Ener­gie­sys­tem wer­den fol­gen­de fünf Unter­schei­dungs­merk­ma­le definiert:

  • Signal­weg
  • Steue­rungs­be­reit­schaft
  • Steue­rungs­an­for­de­rung
  • Steue­rungs­aus­lö­sung
  • Steue­rungs­ver­ant­wor­tung

Signalweg

Zwecks Kate­go­ri­sie­rung von Mecha­nis­men zur Steue­rung eines Sys­tems — ins­be­son­de­re zur Nut­zung von Fle­xi­bi­li­tät — wird im ers­ten Schritt Bezug auf das Ener­gie­sys­tem genom­men, wo die wesent­li­chen Attri­bu­te Ener­gie und Infor­ma­ti­on gleich­zei­tig Mit­tel der Beob­ach­tung von Steue­rungs­not­wen­dig­kei­ten sowie der Aus­füh­rung eines Steue­rungs­pro­zes­ses sind. Zur Fall­un­ter­schei­dung dient hier­bei der Signal­weg als ers­te Steue­rungs­ka­te­go­rie (1. Dimen­si­on des Steue­rungs­rau­mes) in nach­fol­gen­der Weise.

Die Beob­ach­tung ener­gie­be­zo­ge­ner Attri­bu­te kann unmit­tel­bar auf phy­si­ka­li­schem Wege zur Steue­rung eines ande­ren ener­gie­be­zo­ge­nen Attri­bu­tes genutzt wer­den, des­sen Beein­flus­sung auf dem Wege der Rück­kopp­lung zur Anpas­sung des beob­ach­te­ten Attri­bu­tes führt. Ein Attri­but in Form einer mess­ba­ren phy­si­ka­li­schen Grö­ße bil­det ein Signal, des­sen Infor­ma­ti­ons­ge­halt unmit­tel­bar auf eine ande­re phy­si­ka­li­sche Grö­ße wirkt, deren Ver­än­de­rung wie­der­um durch Rück­kopp­lung die Aus­gangs­grö­ße anpasst. Hier­zu wird der Begriff der zustands­ba­sier­ten Steue­rung genutzt.

Im ande­ren Fal­le erfolgt die Umwand­lung des durch Beob­ach­tung eines Attri­bu­tes erzeug­ten Signals in eine Nach­richt sowie der Ver­sand der in der Nach­richt ent­hal­te­nen Infor­ma­ti­on zum beob­ach­te­ten Attri­but über einen Kom­mu­ni­ka­ti­ons­ka­nal. Der Emp­fän­ger ver­ar­bei­tet die­se Infor­ma­ti­on zu einer Steu­er­ent­schei­dung und über­trägt wie­der­um über einen Kom­mu­ni­ka­ti­ons­ka­nal die Steu­er­in­for­ma­ti­on als Nach­richt an die aus­füh­ren­de Kom­po­nen­te des Sys­tems, in dem ein Attri­but im Rah­men der kom­mu­ni­ka­ti­ons­ba­sier­ten Steue­rung ange­passt wer­den soll, des­sen Ände­rung eben­so das beob­ach­te­te Attri­but beeinflusst.

Mit der im Glos­sar-Kapi­tel zum Sys­tem­mo­dell geführ­ten Betrach­tung wur­de das Ener­gie­sys­tem als attri­bu­ti­ves Sys­tem beschrie­ben, des­sen jedes Ele­ment sich mit jedem ande­ren Ele­ment der­sel­ben Klas­se in (wenigs­tens) einer Zusam­men­hangs­re­la­ti­on befin­det, der­art, dass die Gesamt­heit der Klas­sen­ele­men­te ein „ein­heit­lich geord­ne­tes Gan­zes“ bleibt. Dies umfasst die prin­zi­pi­el­le Erreich­bar­keit jedes Attri­bu­tes von jedem ande­ren Attri­but ohne Umweg über ein zusätz­li­ches Attri­but (z.B. y in Abhän­gig­keit von x, d.h y(x), aber nicht y in Abhän­gig­keit von t in der Form y(x(t))) [Sta­cho­wi­ak, H. (1973)].

Steuerungsbereitschaft

Des­halb wird als zwei­te Steue­rungs­ka­te­go­rie (2. Dimen­si­on des Steue­rungs­rau­mes) als Steue­rungs­be­reit­schaft mit den zwei Aus­prä­gun­gen expli­zi­te oder impli­zi­te Steue­rung aus Sicht des Anbie­ters einer Steue­rungs­mög­lich­keit definiert.

Die expli­zi­te Steue­rung bedeu­tet, dass der Anbie­ter eines steu­er­ba­ren Sys­tems zulässt, dass bei­spiels­wei­se die Leis­tung P einer Anla­ge nach einer fest ver­ein­bar­ten Steu­er­grö­ße S (z.B. Leis­tungs­dif­fe­renz zu bestimm­ten Zeit­punk­ten), die unab­hän­gig von einer wei­te­ren Varia­ble ist, gesteu­ert wer­den kann (Fle­xi­bi­li­tät). Auf­grund die­ser Unab­hän­gig­keit der Steu­er­grö­ße S von ande­ren Varia­blen ist die zukünf­ti­ge Leis­tung zu bestimm­ten Zeit­punk­ten bekannt und damit fest kal­ku­lier­bar, d.h. L = f(S).

Dage­gen beschreibt die impli­zi­te Steue­rung die Bereit­schaft des Anbie­ters eines steu­er­ba­ren Sys­tems, eine Steu­er­grö­ße S zur Anpas­sung der Leis­tung P als abhän­gi­ge Grö­ße zu erhal­ten, die wie­der­um von einer abhän­gi­gen Varia­ble, z.B. dem Preis PR beein­flusst wird. Bei­spiels­wei­se beein­flusst ein varia­bler Preis die Steu­er­grö­ße und passt damit auch die Leis­tung an. Nur ist die Beein­flus­sung der Steu­er­grö­ße S durch den Preis nicht fest kal­ku­lier­bar, son­dern nur pro­gnos­ti­zier­bar. Der Anbie­ter ermög­licht damit Pro­gno­sen auf sein zukünf­ti­ges Ver­hal­ten, aber kei­ne defi­nier­te Leis­tung, d.h.  L = f(S(PR))

Steuerungsanforderung

Dem Nach­fra­ger der Steue­rungs­mög­lich­keit eines Sys­tems ste­hen nun in ana­lo­ger Wei­se zwei Mög­lich­kei­ten einer drit­ten Steue­rungs­ka­te­go­rie (3. Dimen­si­on des Steue­rungs­rau­mes) als Steue­rungs­an­for­de­rung zur Ver­fü­gung. Einer­seits kann er mit­tels eines Attri­bu­tes, von dem das zu steu­ern­de Attri­but direkt abhän­gig ist, die Mög­lich­keit zur Steue­rung ver­ein­ba­ren. Hier­zu wird der Begriff der direk­ten Steue­rung defi­niert. Im Gegen­satz dazu umfasst der Begriff der indi­rek­ten Steue­rung den Ein­satz eines steu­ern­den Attri­bu­tes, das nur auf dem Ver­mitt­lungs­weg über ein ande­res Attri­but zur Ver­än­de­rung beim zu steu­ern­den Attri­but führt.

Steuerungsauslösung

Zur Unter­schei­dung der Vari­an­ten bei Erbrin­gung der gewünsch­ten Steue­rung wird die vier­te Steue­rungs­ka­te­go­rie (4. Dimen­si­on des Steue­rungs­rau­mes) zur Steue­rungs­aus­lö­sung , z.B. zum Abruf einer ange­bo­te­nen Fle­xi­bi­li­tät, definiert.

Die Steue­rung von Kom­po­nen­ten inner­halb eines Sys­tems kann sowohl auf Basis inter­ner Sys­tem­be­ob­ach­tung und Ana­ly­sen als auch durch exter­ne Beein­flus­sung über die Infor­ma­ti­ons- und Ener­gie­schnitt­stel­len erfol­gen. Hier­bei spielt es kei­ne Rol­le, ob die Ver­bin­dung der Ener­gie­zel­le hori­zon­tal zu einer Ener­gie­zel­le glei­cher Stu­fe oder ver­ti­kal zu einer Ener­gie­zel­le einer ande­ren Stu­fe (ein­bet­ten­de oder unter­ge­ord­ne­te Zel­le) erfolgt. Inso­fern kann der Nach­fra­ger der Steue­rungs­mög­lich­keit den eigent­li­chen Steue­rungs­vor­gang extern aus Sicht des Sys­tems aus­lö­sen (exter­ne Steue­rung) oder einen selbst­tä­ti­gen Aus­lö­sungs­vor­gang inner­halb des Sys­tems (inter­ne Steue­rung) nut­zen.

Steuerungsverantwortung

Wei­ter­hin ist es not­wen­dig, im Fal­le der Aus­lö­sung der Steue­rung eines Sys­tem­at­tri­bu­tes zwei wei­te­re Fäl­le im Rah­men der fünf­ten Steue­rungs­ka­te­go­rie (5. Dimen­si­on des Steue­rungs­rau­mes) zur Steue­rungs­ver­ant­wor­tung fol­gen­der­ma­ßen zu unterscheiden.

Die Steue­rung bezo­gen auf das Sys­tem kann einer­seits dadurch erfol­gen, dass das zu steu­ern­de Attri­but an der Schnitt­stel­le des Sys­tems über eine Manage­ment­kom­po­nen­te des Sys­tems gesteu­ert wird, ohne direkt auf ande­re im Sys­tem ent­hal­te­nen Kom­po­nen­ten oder Unter­sys­te­me ein­zu­wir­ken. Das Sys­tem han­delt hier im Rah­men einer akti­ven Steue­rung auf Basis eige­ner Ana­ly­sen und ent­schei­det, wel­che inter­nen Attri­bu­te der Sys­tem­kom­po­nen­ten dabei gesteu­ert wer­den sollen.

Erfolgt die Steue­rung aber nicht an der Sys­tem­schnitt­stel­le, son­dern wirkt unmit­tel­bar an aus­ge­wähl­ten Attri­bu­ten dedi­zier­ter Kom­po­nen­ten, fin­det eine pas­si­ve Steue­rung statt.

Auf Basis die­ser fünf Dimen­sio­nen des Steue­rungs­rau­mes und den 2 hoch 5 Aus­prä­gun­gen erge­ben sich 32 mög­li­che Kom­bi­na­tio­nen zur Nut­zung von Flexibilität.

Steuerungskategorien anhand ausgewählter Flexibilitätsmechanismen

Das beschrie­be­ne Modell zur Kate­go­ri­sie­rung von Steue­rungs­me­cha­nis­men wird nach­fol­gend am Bei­spiel aus­ge­wähl­ter Mecha­nis­men der Bereit­stel­lung von Fle­xi­bi­li­tät veranschaulicht.

Signalweg

Mit der ers­ten Steue­rungs­ka­te­go­rie wer­den die Signal­we­ge eingeordnet.

Die zustands­ba­sier­te Steue­rung kann auf unter­schied­lichs­ten Zustands­grö­ßen beru­hen. Dies betrifft Netz­zu­stands­grö­ßen wie Fre­quenz, Span­nung und Pha­sen­ver­schie­bung, aber auch ande­re die Ener­gie­flüs­se beein­flus­sen­de Grö­ßen wie die Temperatur.

Bekannt ist die­se Steue­rungs­art bei­spiels­wei­se im Rah­men der Pri­mär­re­ge­lung zur Steue­rung der Netz­fre­quenz. Auf Basis der Beob­ach­tung der Netz­fre­quenz und phy­si­ka­li­scher Rück­kopp­lung ändert sich auto­ma­tisch die Dreh­ge­schwin­dig­keit von Gene­ra­to­ren in Kraft­wer­ken. Mit dem Fort­schritt beim Aus­bau der Erzeu­gung aus erneu­er­ba­ren Ener­gie­quel­len und dem damit ver­bun­de­nen Weg­fall von Kraft­werks­ge­ne­ra­to­ren wer­den zuneh­mend Lösun­gen geschaf­fen, die die Fre­quenz­re­ge­lung mit­tels dezen­tra­ler Elek­tronik­lö­sun­gen ermöglichen.

Ana­lo­ge Ein­rich­tun­gen der Leis­tungs­elek­tro­nik exis­tie­ren zur Anpas­sung der Leis­tung von Strom­ver­brau­chern, wenn die Netz­span­nung die Soll-Gren­zen verlässt.

Auf der ande­ren Sei­te kann die kom­mu­ni­ka­ti­ons­ba­sier­te Steue­rung dadurch erfol­gen, dass die Netz­span­nung an ver­schie­de­nen Netz­an­schluss­punk­ten einer Netz­zel­le gemes­sen und an die in die­sem Netz­ge­biet zustän­di­ge Netz­leit­war­te oder eine intel­li­gen­te Tra­fo­sta­ti­on als Nach­richt über einen siche­ren Kom­mu­ni­ka­ti­ons­ka­nal über­tra­gen wird.  Algo­rith­men der Sys­te­me in der Leit­war­te tref­fen basie­rend auf erhal­te­nen Infor­ma­tio­nen sowie mit­tels zusätz­li­chen Wis­sens um ver­gan­ge­ne Situa­tio­nen und Pro­gno­sen zur Zukunft Ent­schei­dun­gen, um dann ent­spre­chen­de Steu­er­in­for­ma­tio­nen an Teil­sys­te­me oder Ein­zel­an­la­gen im Netz­ge­biet zu senden.

Im letz­ten Bei­spiel kann die kom­mu­ni­ka­ti­ons­ba­sier­te gegen­über der zustands­ba­sier­ten Steue­rung vor­teil­haft sein, weil es gilt, die Span­nun­gen an ver­schie­de­nen Netz­an­schluss­punk­ten im Zusam­men­hang zu betrach­ten, um das opti­ma­le Steue­rungs­re­gime abzuleiten.

Steuerungsbereitschaft

Die zwei­te Steue­rungs­ka­te­go­rie dient der Ein­ord­nung der Steue­rungs­be­reit­schaft eines Anbie­ters, die hier im spe­zi­el­len Fal­le auf die Bereit­schaft zur Bereit­stel­lung von Fle­xi­bi­li­tät bezo­gen wird.

Denk­bar ist der pro­ak­ti­ve Ver­sand einer Nach­richt durch einen Anschluss­nut­zer im Ein­fa­mi­li­en­haus an sei­nen Ener­gie­lie­fe­ran­ten, die Gerä­te im Wohn­be­reich durch varia­ble Tari­fe in Ver­bin­dung mit einer durch den Dienst­leis­ter bereit­ge­stell­ten Ener­gie­ma­nage­ment­ein­rich­tung impli­zit steu­ern zu las­sen. Die Ände­rung der Ener­gie­nut­zung durch der­ar­tig gesteu­er­te Kom­po­nen­ten beruht auf einem Anreiz­sys­tem. Ver­brauchs­än­de­run­gen sind also nur zu pro­gnos­ti­zie­ren und nicht unmit­tel­bar zu erreichen.

Die Bereit­schaft als Anschluss­nut­zer, die Ener­gie­nut­zung bezo­gen auf das Ein­fa­mi­li­en­haus oder nur in Bezug auf Ein­zel­an­la­gen (z.B. Wär­me­pum­pe, Lade­punkt Elek­tro­mo­bi­li­tät) durch zuge­ord­ne­te und vor­ge­ge­be­ne Fahr­plä­ne (fixe Leis­tungs­ver­ein­ba­run­gen zu bestimm­ten Zeit­pe­ri­oden) zu ver­ein­ba­ren, wird bei expli­zi­ten Steue­run­gen genutzt, wobei die Vor­lauf­zeit zwi­schen Fle­xi­bi­li­täts­ver­ein­ba­rung und ‑erbrin­gung stark vari­ie­ren kann.

Steuerungsanforderung

In ana­lo­ger Wei­se kön­nen die Mecha­nis­men des Nut­zers von Steue­rungs­mög­lich­kei­ten bei der Steue­rungs­an­for­de­rung nach­fol­gend in spe­zi­el­ler Wei­se für die Anfor­de­rung von Fle­xi­bi­li­tät ein­ge­ord­net werden.

Die direk­te Steue­rung basiert ana­log zur expli­zi­ten Bereit­schaft eines Fle­xi­bi­li­täts­an­bie­ters mit fest ver­ein­bar­ten Fahr­plä­nen auf der Über­sen­dung von Fahr­plä­nen durch den Fle­xi­bi­li­täts­nut­zer. Dage­gen umfasst die indi­rek­te Steue­rung die Über­sen­dung von varia­blen Anreiz­si­gna­len (z.B. Prei­sen), nach­dem der Anbie­ter von Fle­xi­bi­li­tät sei­ne Bereit­schaft zur impli­zi­ten Steue­rung mit­ge­teilt hat.

Bei­spiels­wei­se kann die direk­te Steue­rung durch einen Betrei­ber eines Ver­teil­net­zes inner­halb einer defi­nier­ten Netz­zel­le (Nie­der­span­nungs­zel­le im Ver­teil­netz der Ort­schaft) dadurch ange­for­dert wer­den, dass eine maxi­ma­le Leis­tung zuge­ord­net wird. Je nach­dem, ob mit die­ser Steue­rungs­an­for­de­rung die Steue­rungs­aus­lö­sung dedi­ziert an einem Anschluss­punkt oder nur als Wert über das gesam­te Netz­ge­biet der Zel­le benö­tigt wird, wer­den jeweils zwei Bei­spiel­ver­fah­ren im fol­gen­den Abschnitt zur Steue­rungs­aus­lö­sung und zur Steue­rungs­ver­ant­wor­tung beschrieben.

Zusätz­lich ist die Fra­ge zu beant­wor­ten, ob die Bereit­schaft eines Anbie­ters zur impli­zi­ten Steue­rung mit einer direk­ten Steue­rungs­mög­lich­keit beant­wor­tet wer­den kann. Erst in die­sem Fal­le ist die Tren­nung in die zwei­te und drit­te Steue­rungs­ka­te­go­rie sinn­voll. Als Bei­spiel soll hier genannt wer­den, dass eine mit­ge­teil­te Bereit­schaft des Fle­xi­bi­li­täts­an­bie­ters zur impli­zi­ten Steue­rung durch ein direk­tes Steue­rungs­si­gnal des Fle­xi­bi­li­täts­nut­zers im Not­fall oder ver­trag­lich unter bestimm­ten Bedin­gun­gen ver­ein­bart über­steu­ert wer­den könnte.

Steuerungsauslösung

Die Steue­rungs­aus­lö­sung wur­de als vier­te Steue­rungs­ka­te­go­rie defi­niert und betrifft mit nach­fol­gen­den Bei­spie­len ins­be­son­de­re die Flexibilitätsauslösung.

Hier­bei erfolgt zur Kate­go­ri­sie­rung von Mecha­nis­men die Ein­ord­nung des die Steue­rung aus­lö­sen­den Akteurs bezüg­lich der Sys­tem­gren­zen. Grund­la­ge ist die Defi­ni­ti­on eines Sys­tems im räum­li­chen Zusam­men­hang, das als Ener­gie­zel­le mit fest­ge­leg­ten Sys­tem­gren­zen zur Umge­bung defi­niert wird. Mit Aus­lö­sung der Fle­xi­bi­li­täts­be­reit­stel­lung inner­halb der defi­nier­ten Räu­me durch einen außer­halb die­ser Gren­zen wir­ken­den Akteur wird der Begriff der exter­nen Steue­rung genutzt. Dies betrifft bei­spiels­wei­se das als Aggre­ga­tor wir­ken­de vir­tu­el­le Kraft­werk, beim Abruf einer vor­her mit dem Betrei­ber eines Gebäu­des, in dem Erzeu­gungs­an­la­gen instal­liert sind, ver­ein­bar­ten Leis­tungs­än­de­rung (Fle­xi­bi­li­tät) zu einem defi­nier­ten Zeitpunkt.

Hier­zu zählt aber auch die Mög­lich­keit, dass ein Netz­be­trei­ber von der Leit­war­te aus für eine in das Ver­teil­netz ein­ge­la­ger­te Nie­der­span­nungs­zel­le die Maxi­mal­leis­tung an einem Anschluss­punkt oder als Gleich­zei­tig­keits­quo­te für den Betrieb von Anla­gen in der jewei­li­gen Netz­zel­le vorgibt.

Ana­log wirkt bei der inter­nen Steue­rung ein Akteur inner­halb der Sys­tem­gren­zen als Aus­lö­ser der Fle­xi­bi­li­täts­be­reit­stel­lung. Als Bei­spiel sei hier der Abruf einer unvor­her­ge­se­he­nen Ener­gie­men­ge für einen Lade­vor­gang des Elek­tro­fahr­zeu­ges aus einer Bat­te­rie durch das Ener­gie­ma­nage­ment­sys­tem des Gebäu­des genannt, wenn der Lade­vor­gang ansons­ten zu einer Über­schrei­tung der ver­ein­bar­ten Spit­zen­last am Netz­an­schluss des Gebäu­des füh­ren würde.

Die inter­ne Steue­rung trä­fe eben­so zu, wenn durch eine intel­li­gen­te Tra­fo­sta­ti­on inner­halb der in das Ver­teil­netz ein­ge­la­ger­ten Nie­der­span­nungs­zel­le die Maxi­mal­leis­tung an einem Anschluss­punkt oder als Gleich­zei­tig­keits­quo­te für den Betrieb von Anla­gen in der jewei­li­gen Netz­zel­le vor­ge­ge­ben wird.

Steuerungsverantwortung

Mit der fünf­ten Steue­rungs­ka­te­go­rie wird die jewei­li­ge Steue­rungs­ver­ant­wor­tung herangezogen.

Zum Bei­spiel kann im Fal­le der exter­nen Steue­rung durch einen Aggre­ga­tor die Steue­rungs­aus­lö­sung an das Ener­gie­ma­nage­ment­sys­tem des jewei­li­gen am Netz­an­schluss zu steu­ern­den Sys­tems wie im Fal­le eines Gebäu­des oder Stadt­quar­tie­res – über­ge­ben wer­den. Wenn nun das adres­sier­te Manage­ment­sys­tem selb­stän­dig über den opti­ma­len Ein­satz der Anla­gen oder Teil­sys­te­me im Gebäu­de oder im Stadt­quar­tier ent­schei­det, um die durch den Aggre­ga­tor am Netz­an­schluss beab­sich­ti­ge Leis­tungs­än­de­rung zu errei­chen, soll der Begriff der akti­ven Steue­rung zur Kate­go­ri­sie­rung benutzt werden.

Adres­siert dage­gen der Aggre­ga­tor die Nach­richt zur Fle­xi­bi­li­täts­aus­lö­sung direkt an ein­zel­ne Anla­gen oder Teil­sys­te­me inner­halb des Gebäu­des als Sys­tem­zel­le, wirkt das Gebäu­de als Zel­le mit Manage­ment­sys­tem nicht am Vor­gang zur Fle­xi­bi­li­täts­aus­lö­sung mit. In die­sem Fal­le wird von der pas­si­ven Steue­rung gesprochen.

Ana­log kann fol­gen­des Bei­spiel den Unter­schied die­ser Steue­rungs­ar­ten ver­deut­li­chen. Wenn der Netz­be­trei­ber, star­tend in der Leit­war­te des gesam­ten Ver­teil­net­zes, eine Leis­tungs­be­gren­zung an einem Über­ga­be­punkt in die höhe­re Span­nungs­ebe­ne einer bestimm­ten, ein­ge­la­ger­ten Nie­der­span­nungs­zel­le errei­chen möch­te, exis­tie­ren fol­gen­de zwei Mög­lich­kei­ten. Ers­tens kann eine Anfor­de­rung von der Netz­leit­war­te aus, also extern bezo­gen auf die Ver­teil­netz­zel­le, unmit­tel­bar an eine pas­sen­de Anla­ge in der Nähe des Über­ga­be­punk­tes wei­ter­ge­ge­ben wer­den. In die­sem Fal­le wirkt die intel­li­gen­te Tra­fo­sta­ti­on als Manage­ment der Ver­teil­netz­zel­le im Rah­men der pas­si­ven Steue­rung nicht mit.

Wird die Fle­xi­bi­li­tät in Form einer Leis­tungs­än­de­rung am Über­ga­be­punkt benö­tigt, ohne Bezug auf eine bestimmt Anla­ge neh­men zu müs­sen, kann die Anfor­de­rung von der Leit­war­te an die intel­li­gen­te Tra­fo­sta­ti­on gesen­det wer­den, um dort im Rah­men der akti­ven Steue­rung zu ent­schei­den, wel­che pas­sen­den Anla­gen inner­halb der Zel­le gesteu­ert werden.

Beispiel zum Zusammenwirken der Steuerungskategorien

Eine Regio­nal­netz­be­trei­ber möch­te im Rah­men sei­ner Ver­ant­wor­tung für eine Regio­nal­netz­zel­le an eine ein­ge­bet­te­te Ver­teil­netz­zel­le einer Ort­schaft die Anfor­de­rung bezüg­lich einer Quo­te zur maxi­ma­len Gleich­zei­tig des Betrie­bes von bestimm­ten Anla­gen­grup­pe (Nacht­spei­cher­hei­zun­gen, Wär­me­pum­pen und Lade­punk­te der Elek­tro­mo­bi­li­tät) sen­den. Dabei soll für den Signal­weg die kom­mu­ni­ka­ti­ons­ba­sier­te Steue­rung genutzt wer­den, um abhän­gig von wei­te­ren Ein­fluss­fak­to­ren über die Aus­wahl der mit­wir­ken­den Anla­ge­grup­pen ent­schei­den zu können.

Vor Adres­sie­rung der­ar­ti­ger Steue­rungs­an­lie­gen fin­det eine lang­fris­ti­ge, ver­trag­li­che Allo­ka­ti­on von Anla­gen statt, zu denen die Anla­gen­be­trei­ber ihre Steue­rungs­be­reit­schaft auf Basis defi­nier­ter Leis­tungs­zu­wei­sun­gen zu bestimm­ten Zeit­punk­ten ver­ein­ba­ren, womit die expli­zi­te Steue­rung ihren Ein­satz­fall findet.

Der Betrei­ber des Regio­nal­net­zes beab­sich­tigt nun, die Steue­rungs­an­for­de­rung mit­tels direk­ter Steue­rung jeden Tag zu einer bestimm­ten Zeit an die Ver­teil­net­ze als ein­ge­la­ger­te Netz­zel­len mit fest­ge­leg­ten Leis­tun­gen an Über­ga­be­punk­ten oder maxi­ma­len Gleich­zei­tig­keits­fak­to­ren für Anla­ge­grup­pen in den Ver­teil­net­zen zu senden.

Da die Steue­rungs­aus­lö­sung von außer­halb der Sys­tem­gren­zen der Ver­teil­netz­zel­len statt­fin­det, han­delt es sich hier­bei um eine exter­ne Steue­rung.

Mit Ver­sand der Signa­le direkt an Ein­zel­an­la­gen inner­halb der Ver­teil­net­ze wird die Steue­rungs­ver­ant­wor­tung durch die Leit­war­ten der Ver­teil­netz auch an den Regio­nal­netz­be­trei­ber abge­ge­ben, womit die pas­si­ve Steue­rung aus Sicht der VNBs statt­fin­det. Mit Ver­sand einer Quo­te an Markt­sys­te­me in Ver­teil­net­zen, die dann im Zuge von Han­dels­ver­fah­ren Anla­gen der betrof­fe­nen Grup­pen zur gewünsch­ten Leis­tungs­än­de­rung im Ver­teil­netz mit fes­ten Leis­tungs­än­de­run­gen agg­re­gie­ren, um die Quo­te zu erfül­len, wird die akti­ve Steue­rung durch Sys­te­me im betrof­fe­nen Netz eingesetzt.

Zur Anwen­dung auf ande­re Bei­spie­le im Zusam­men­hang wei­te­rer Kon­zep­te für Fle­xi­bi­li­tät sowie der Model­lie­rung des Daten­ob­jek­tes Fle­xi­bi­li­tät wird auf fol­gen­de Quel­le verwiesen.

Quellen

Kieß­ling, A. et al (02/2020): Grund­la­gen der Mas­sen­fä­hig­keit. Metho­den und Model­le für Ter­mi­no­lo­gie, Use Case- und Sicher­heits­ana­ly­se sowie Fle­xi­bi­li­täts­mo­del­lie­rung. Inter­ope­ra­bi­li­tät durch ver­ein­bar­te Regeln, Stan­dards und Nor­men. Fle­xi­bi­li­täts­me­tho­dik. Von https://www.csells.net/de/ergebnisse-c-sells/arbeitspakete/45-arbeitspaket1‑2.html abgerufen

Lei­men, den 31. März 2021

Andre­as Kieß­ling, ener­gy design

Kommentar verfassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert

neunzehn − 1 =