Neue Energie aus Wuppertal / Bewertung von Flexibilitätsoptionen in Mittelspannungsnetzen

Die Dissertation befasst sich mit der Bereitstellung von Flexibilität im Spannungsfeld von netz- und marktseitgen Anforderungen im zukünftigen Energiesystem.

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Der fortschreitende Transformationsprozess des Energieversorgungssystems führt zu einer erheblich steigenden Anzahl von Erzeugungsanlagen, Speichersystemen und neuer Lasten im Verteilnetz. Die Flexibilität einzelner Akteure kann bei einer rein marktorientierten Betriebsweise neue Netzengpässe verursachen, aber gleichermaßen durch eine netzdienliche Betriebsweise bestehende Netzengpässe auflösen. Um Ineffizienzen im Gesamtsystem zu vermeiden, ist es daher erstrebenswert, das Zusammenspiel von Netz und Markt tiefergehend zu analysieren und Rahmenbedingungen zu schaffen, die eine bestmögliche Nutzung der vorhandenen Flexibilitätspotentiale erlauben.

Die vorliegende Arbeit setzt an dieser Schnittstelle an und stellt ein Verfahren für die Analyse und Bewertung des netzdienlichen Einsatzes von Flexibilitätsoptionen in Mittelspannungsnetzen vor. Den Kern der Arbeit bildet die Verknüpfung eines eigenständigen, generischen Anlagenmodells mit einem Netzmodell. Das entwickelte Anlagenmodell eignet sich für die Modellierung komplexer Anlagen, die sowohl mehrere Flexibilitätsoptionen als auch nicht flexible Prozesse aufweisen. Das Netzmodell dient zur Berechnung der verbleibenden Netzkapazität bzw. des Flexibilitätsbedarfs am Netzverknüpfungspunkt der Flexibilitätsoptionen.

Die Anwendung der Modelle erfolgt auf zwei reale Mittelspannungsnetze unter Berücksichtigung von Szenarien zur Entwicklung der Versorgungsaufgabe bis 2035. Auf Basis von Jahressimulationen in viertelstündlicher Auflösung erfolgt eine detaillierte Analyse der verbleibenden Netzkapazitäten, des Flexibilitätsbedarfs und der Auswirkungen auf den marktorientierten Betrieb der Flexibilitätsoptionen. Aus den umfangreichen Simulationsergebnissen werden allgemeine Erkenntnisse für die Netzplanung, den Netzbetrieb, die Flexibilitätsbereitstellung durch Anlagenbetreiber und die Weiterentwicklung des regulatorischen Rahmens abgeleitet.