Arbeitspaket AP 6.1 – Koordination des Teilpakets 6

Innerhalb des Teilprojekts TP 6 koordiniert das Arbeitspaket AP 6.1 die Planung und Durchführung der Projektinhalte in Abstimmung mit den Arbeitspaketen AP6.2-6.6. Arbeitspaket 6.1 ist dabei für die interne Kommunikation und Projektabsprache verantwortlich, wie auch der Koordination mit der Gesamtprojektleitung und weiteren relevanten Teilprojekten von C/sells.

Arbeitspaket AP 6.2 – Abstimmungskaskade

Im Vorhaben werden folgende Unterarbeitspakete (UAP) unterschieden:

• UAP 6.2.1 – Abstimmungskaskade in Regelzone TransnetBW

  Das Ziel des Unterarbeitspakets UAP 6.2.1 ist es, als Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) einen Beitrag dazu zu leisten, dass die im Projekt C/sells zu entwickelnden Lösungen die Systemstabilität, eine regelzonen- bzw. deutschlandweite Standardisierbarkeit und Ausrollbarkeit in ausreichendem Maße berücksichtigen. Insbesondere ist sicherzustellen, dass die Systemstabilität in den Regelzonen auch bei breit angelegten Tests der weitgehend automatisierten Abstimmungskaskaden-Szenarien aus TP 4 unter Einbeziehung der Flexibilitätsplattform gewährleistet bleibt. Gleichzeitig ist durch die übergreifende Koordination sicherzustellen, dass die Lösungen hinreichend konsistent zueinander sind. Dies betrifft sowohl Daten-, Markt- als auch Netz-Themen im C/sells-Projekt. Dies erfolgt in enger Abstimmung mit TenneT (siehe UAP 6.2.2), die eine ähnliche Aufgabenstellung für ihre Regelzone zu erfüllen hat.

• UAP 6.2.2 – Abstimmungskaskade in Regelzone TenneT

  Das Ziel dieses UAP ist es, als ÜNB einen Beitrag dazu zu leisten, dass die im Projekt C/sells zu entwickelnden Lösungen die Systemstabilität, eine regelzonen- beziehungsweise deutschlandweite Standardisierbarkeit und Ausrollbarkeit in ausreichendem Maße berücksichtigen. Insbesondere ist sicherzustellen, dass die Systemstabilität in den Regelzonen auch bei breit angelegten Tests der weitgehend automatisierten Abstimmungskaskaden-Szenarien aus TP 4 in Abhängigkeit der drei Ampelphasen unter Einbeziehung der Flexibilitätsplattform gewährleistet bleibt. Gleichzeitig ist durch die übergreifende Koordination sicherzustellen, dass die Lösungen hinreichend konsistent zueinander sind. Dies betrifft sowohl Daten-, Markt- als auch Netz-Themen im C/sells-Projekt. Dies erfolgt in enger Abstimmung mit TransnetBW (siehe UAP 6.2.1), die eine ähnliche Aufgabenstellung für ihre Regelzone zu erfüllen hat.

Arbeitspaket AP 6.3 – Solare Verteilnetzschwerpunkte in Flächennetzen

Verteilnetze im ländlichen Raum müssen schon heute einen Großteil der solaren Einspeisung integrieren. Die Herausforderungen durch die starke solare Einspeisung betreffen sowohl ländlich geprägte Flächennetzbetreiber als auch Stadtwerke und bedingen eine verstärkte Nutzung von Flexibilitätsoptionen. Durch die zu erwartende Zunahme von dezentralen Erzeugungsanlagen in Flächennetzen kann eine sektorübergreifende Flexibilisierung von Erzeugern, Speichern und Verbrauchern mit Hilfe neu zu entwickelnder intelligenter Anreizmechanismen zur Netzstützung beitragen.

• UAP 6.3.1 – Intelligente Flexibilitätsanreize Ostbayern

  In Unterarbeitspaket UAP 6.3.1 wird in ostbayrischen Gegenden, die besonders von Solarenergie geprägt sind, der Rollout von Smart Grids sowie Steuerboxen demonstriert und dabei wissenschaftlich begleitet. Dazu werden die Ressourcen und das Knowhow mehrerer kleiner Netzbetreiber sowie des Flächennetzbetreibers Bayernwerk unter Einbindung und Erprobung zukunftsfähiger Hard- und Software zu einem solaren Verteilnetzschwerpunkt zusammengefasst. Diese Ergebnisse sollen sowohl einen technischen als auch ökonomischen Mehrwert liefern: es werden Anforderungskataloge für Smart-Grid Komponenten entwickelt und das optimale netzdienliche Verbrauchs-, Erzeugungs- sowie Speicherverhalten ermittelt. Die Entwicklung von Flexibilitätsanreizen ermöglicht den Anlagen die Teilnahme an einer zukünftigen Marktstruktur. Letztendlich werden durch dieses Unterarbeitspaket Handlungsempfehlungen für verschiedenste Stakeholder ableitbar sein.
  
  
  Das Ziel der Tätigkeiten in UAP 6.3.1 ist eine umfassende Evaluierung der Smart-Grid-Infrastruktur und Nutzung der erweiterten Datenbasis für eine robuste Netzplanung und eine effiziente Netzführung, ins. für das Engpassmanagement im Verteilnetz. Darüber hinaus soll der Flexibilitätsbedarf im Verteilnetz durch Analyse von Einspeisemanagement-Daten und Netzsimulationen bestimmt werden.
  
  
  
  Zur Erschließung der verschiedenen Flexibilitätsoptionen wird als weitere Demonstrationszelle eine Flex-Plattform in der Projektregion Ostbayern entwickelt und implementiert. Ziel ist dabei, die verschiedenen Anbieter von Flexibilität über neue Marktmechanismen insbesondere für den Einsatz zum Engpassmanagement verfügbar zu machen. Basis hierfür stellen die Analyse und der Vergleich verschiedener Integrationsmodelle sowie eine Untersuchung der Anforderungskriterien der beteiligten Akteure dar. Die regionalisiert erfassten und anhand Ihrer spezifischen Kennzahlen beschriebenen potenziellen Flexibilitätsoptionen stehen dabei als Angebot der Nachfrage durch Flexibilitätsbedarf gegenüber. Auf der Plattform folgen daraufhin die Allokation und das Matching von Nachfrage und Angebot. Durch Integration der verfügbaren Flexibilitätsoptionen aus den beiden weiteren ostbayerischen Demozellen wird die Wirksamkeit und Realisierbarkeit der Flex-Plattform getestet und bewertet.

• UAP 6.3.2 – Übergeordneter Abgleich Bayern

  Das Unterarbeitspaket "Übergeordneter Abgleich Bayern" aggregiert die Ergebnisse aus den bayerischen Zellen und eruiert mögliche Stadt-Land-Effekte. Zusätzlich wird der Ausgleich zwischen den einzelnen Sektoren Wärme und Strom optimiert. Die Beteiligung aller für die Fragestellung relevanten bayerischen ermöglicht den Wissenstransfer zwischen verschiedensten Akteuren.
  
  Basierend auf den Ergebnissen der Partner werden die marktspezifischen und technischen Charakteristika der unterschiedlichen Zellen im Rahmen einer Austauschplattform der beteiligten Akteure verglichen, die Replizierbarkeit der entwickelten Methoden und Business Use Cases sichergestellt sowie Auswirkungen zwischen solarem Erzeugungsschwerpunkt und urbanen Lastzentren analysiert.

Arbeitspaket AP 6.4 – Umsetzung intelligenter Messsysteme

Das Arbeitspaket befasst sich mit der Erprobung und wissenschaftlichen Bewertung der Auswirkung von hohen Anteilen dezentraler Einspeisung durch Prosumenten. Der Einsatz von intelligenten Messystemen (iMSys) in Kombination mit Komponenten zur direkten Kommunikation mit den Anlagen der Prosumenten soll einen tieferen und detaillierteren Einblick in die Auswirkungen der Interaktion von Prosumenten mit dem Verteilnetz und mit Märkten geben, und die Wirksamkeit der Nutzung von Flexibilitäten in den unterschiedlichen Ampelphasen analysieren.

• UAP 6.4.2 – Netzzustandserfassung Ulm Einsingen

  Das Ziel des Unterarbeitspakets 6.4.2 ist die Überprüfung einer zuverlässigen Netzzustandsbestimmung basierend auf intelligenten Messystemen (iMSys) und Photovoltaikanlagen mit einer Leistung >7 kWp. Die iMSys sollen außerdem dazu genutzt werden Photovoltaik-Überschussstrom in power-to-heat-Ansätzen (P2H) zu demonstrieren. Durch die Netzsimulation in Kombination mit den ermittelten Ansätzen soll in Zukunft eine Reduktion der Anzahl der Messstellen bei gleichzeitiger Steigerung der Zuverlässigkeit der Netzzustandsbestimmung erreicht und wissenschaftlich evaluiert werden.
  
  Das Testgebiet in Einsingen umfasst 130 Wohngebäude mit jährlich 1 GWh Verbrauch und 211 MWh Photovoltaik-Einspeisung. In diesem Unterarbeitspaket sollen Maßnahmen zu Flexibilisierung von Photovoltaik-Einspeisung und Nutzung von zusätzlichen P2H-Lasten in den Testgebieten Einsingen und Hittistetten demonstriert werden.

• UAP 6.4.3 – Niederspannungs-Rückspeisung Hittistetten

  Das Testgebiet in Hittistetten umfasst 118 Gebäude mit jährlich 1 GWh Verbrauch und 1 GWh Photovoltaik-Einspeisung (PV). In Hittistetten soll der Fokus auf Systemdienstleistungen gelegt werden, hierzu sollen in allen PV-Anlagen mit einer Nennleistung größer 7 kWp Smart Meter und intelligente Steuerungskomponenten installiert werden. Im Testgebiet Hittistetten wären 43 Anlagen mit einer Gesamtnennleistung von 1045 kWp betroffen. Simulierte dezentrale Regelungsansätze mit Power-to-Heat Lösungen (P2H), sollen validiert, und um Systemdienstleistungen im Zellverbund erweitert werden. Zusätzlich sollen bei den Prosumenten Messtechnik implementiert werden, um Simulationsmodelle zur Netzzustandsbewertung im Testgebiet zu validieren. Außerdem sollen Daten zu den Technischen Anlagen der Heiz- und Warmwassererzeugung erfasst werden, um die Auswirkungen auf weitere Energieträger analysieren zu können.

• UAP 6.4.4 – Intelligentes Verteilnetz Schwäbisch Hall

  Die Demonstration des Unterarbeitspakets UAP 6.4.4 fokussiert im Verteilnetz der Stadtwerke Schwäbisch Hall auf die innere Abstimmungskaskade und die Maximierung der regenerativen Erzeugungsaufnahme. Die Aufrüstungen der Netzführungssysteme wurden bis auf die Prognose bereits im Rahmen von UAP 6.2.1 vorgenommen.
  
  Im Mittelspannungsnetz der Stadtwerke Schwäbisch Hall, das neben der Stadt Schwäbisch Hall die angrenzenden Gemeinden Michelbach, Rosengarten, Michelfeld, Untermünkheim, Mainhardt, und Wüstenrot umfasst, werden derzeit rund 71.000 Einwohner im Querverbund mit Strom, Gas, Wärme und mit Wasser versorgt. In Summe sind derzeit rund 120 MW Einspeiseleistung installiert einschließlich der vorhandenen Notstromaggregate, die maximale Netzabgabe liegt bei rund 68 MW. Durch die Netze Ottobrunn, Mölln, Bad Oldesloe, Ratzeburg, Bad Neuenahr, Sankt Augustin ist die Verbundleitwarte als Verteilnetzbetreiber (VNB) zweiter Ebene in den Regelzonen der TransnetBW, TenneT und Amprion aktiv. Die Verbundleitwarte ist Dienstleister für 20 Netzbetreiber in Deutschland.

• UAP 6.4.5 – Monitoring NS-/MS-Netze

  Grundlage für die Nutzung netzdienlicher Flexibilität ist ein geeignetes Monitoring des Netzzustandes in kritischen Netzbereichen durch den Netzbetreiber. Gebraucht werden zeitnahe für den Netzbetrieb erforderliche Informationen zu kritischen Netzparametern wie z.B. Spannung, Blindleistung, Belastung in den betroffenen Netzbereichen. Jedoch reichen eine IKT-Infrastruktur und entsprechende Sensorik auf Seiten des Netzbetreibers noch nicht aus, um Flexibilitätsbedarf zu erkennen und am Flexibilitätsmarkt nachzufragen.
  
  Besonderes Augenmerk bei der Erkennung des Netzzustandes wird auf die Rückwirkungen marktdienlicher Systeme bei Haushalts- und Gewerbekunden im Niederspannungsnetz gelegt, da die Kenntnis der Rückwirkungen für einen künftigen Betrieb dieser Netze unumgänglich ist. Dafür werden Netzstränge in Niederspannungsnetzen ausgewählt und zum Teil mit PV-Speicher-Lösungen (Batterie, Tauchsieder, Wärmepumpen) und Homemanagementsystemen ausgestattet. Bei dem Test des intelligenten und integrierten Verteilnetzmanagementsystems soll geklärt werden, wie zukünftig ein sicherer Betrieb der Niederspannungsnetze selbst in kritischen Netzzuständen gewährleistet und der Netzausbau dadurch reduziert werden kann.

Arbeitspaket AP 6.5 – Direkte Anlagenkontrolle

Das Arbeitspaket befasst sich mit dem Roll-Out und dem Betrieb von größeren Infrastrukturen intelligenter Messysteme (iMSys). Zielsetzung ist die Evaluierung der Funktions- und Massenfähigkeit der technischen und organisatorischen Vorgaben, als auch deren Implementierung in Hardware und Software, im Rahmen von großflächigen Feldversuchsinstallationen. In den regional verschiedenen Feldversuchsprojekten werden unterschiedliche innovative Konzepte der vorangegangenen Arbeitspakete im Rahmen von Demonstratoren auf deren Praxistauglichkeit geprüft.

• UAP 6.5.1 – Rollout-Probe intelligenter Messsysteme Nord-/Mittelhessen

  Aufbauend auf vorhergehenden Testphasen, welche die Basis für eine Spezifizierung zukünftiger intelligenter Messsystem (iMSys)- „Gesamtarchitektur“ bilden, soll in dem nachfolgend beschriebenen Pilotvorhaben das bis dahin finalisierte Konzept zur Einführung sowie der Umgang mit und die zukünftige Nutzung getestet werden. Dazu gehören die „zentral“ zu etablierenden und in die Bestandslandschaft der Netz- bzw. Messstellenbetreiber zu integrierenden neuen Systeme und Prozesse, die zukünftig auszuprägenden Rollout-Prozesse, die einzusetzenden Kommunikationstechnologien sowie die zukünftigen Hardwarekomponenten.
  
  Ziel ist es zum einen, die Prozesse und den Rollout effizient umzusetzen sowie Optimierungspotentiale aufzuzeigen und zu nutzen („Rollout-Generalprobe“). Zum anderen soll ein aus Sicht der verschiedenen Akteure wirtschaftlich und technologisch optimaler Kommunikationsmix erarbeitet und getestet werden. Weiterhin sollen die Möglichkeiten und der Nutzen der neuen Kommunikationsplattform iMSys aus Sicht dieser Akteure erprobt und zu etabliert werden.

• UAP 6.5.2 – Intelligente Netzzustandserfas­sung Ortenau

  Im Unterarbeitspaket UAP 6.5.2, der Verteilnetzzelle „Intelligente Netzzustandserfassung Ortenau“ werden 5000 intelligente Messsysteme (iMSys) zur Evaluation der Administration eingesetzt. Weiterhin werden Steuerboxen an signifikanten Zählpunkten installiert und Analysen der Netzdienlichkeit hochvariabler Tarifmodelle und unterschiedlicher Datenübertragungsmedien im Netz Mittelbaden angestellt. Die Auswirkungen der durch die Preise induzierten Lastverlagerungen, die Kundenakzeptanz von variablen Tarifmodellen sowie die Akzeptanz und Usability der komplexen Mess- und Abrechnungskonzepte variabler Tarifmodelle werden untersucht. Über die Laufzeit des Projektes erfolgt ein kontinuierliches Monitoring der Verbindungsqualität der unterschiedlichen zur Anwendung gebrachten Kommunikationsmedien. In Abhängigkeit der gemessenen Servicequalität werden Vorschläge erarbeitet, für welche Geschäfts- und Anwendungsfälle, welche Art von Kommunikationsmedium unter wirtschaftlichen Aspekten zu empfehlen ist.

• UAP 6.5.3 – Verteilnetzinformationssystem Ulm

  Ziel des Unterarbeitspakets UAP 6.5.3 ist die gezielte Bewertung der Wirksamkeit einer Installation von 1000 intelligenten Messsystemen und 300 CLS-Steuerungskomponenten, welche die Flexibilität der Stromerzeugung in Ulm verbessern, und netzstabilisierend wirken sollen. Im Verteilnetzgebiet der Stadt Ulm sind 528 öffentliche Transformatoren installiert. Im Stadtgebiet befinden sich bereits Photovoltaik-Anlagen, deren Leistung größer als 7 kW ist, mit einer Gesamtleistung von 17,2 MW. Eine koordinierte Einbettung von intelligenten Messsystemen und Regelungskomponenten in das Verteilnetz der Stadt Ulm kann Flexibilität in den gelben oder roten Phasen der Netzampel in Verbindung mit angrenzenden Netzzellen bereitstellen, sowie zur Stabilisierung von Spannungs- und Lastproblemen beitragen.

Working package 6.6 – Flexible coordination grid-market

Working package 6.6 develops a prototypical regional flexibility market (RegioFlex) for the provision of grid supporting flexibility at distribution network level. It will be simulated in the model region of North and Central Hesse. The subproject is clustered into five modules:

• Development of the RegioFlex trading platform: Based on the ICT infrastructure a RegioFlex trading platform will be created. Technical solutions from subprojects SP 3, 4 and 5 as well as standardized ICT solutions from the energy industry will be considered.
• Development of the RegioFlex system design: Analysis of existing network structures as well as of potential market participants or providers of network-compatible flexibility. In addition, the technical requirements for maintaining system security will be defined.
• RegioFlex Market Design: Description of the basic market requirements for the RegioFlex platform and definition of the role and rights of market players. Design of required RegioFlex products in terms of their type, location in the selected network area, the lead time and duration of the call, as well as the development of the auction and tendering process.
• Field test: piloting the RegioFlex trading platform and testing the use cases. Identification of one or more grid aggregation areas in the model region that are suitable for testing a regional flexibility market and the selection of flexibility providers. For this purpose, real industrial customers and producers should be attracted by economic incentives for participation.
• Execution of the field test: involves the operation of a prototype trading system in the model region. In addition to the technical simulation, this module serves the investigation of incentive effects.