Power Alliance – Von der lokalen Lastoptimierung zur regionalen Verteilnetzoptimierung, ein transnationales Demonstrationsprojekt

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/501406

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Der Anstieg von dezentral und fluktuierend produziertem Strom stellt eine zunehmende Herausforderung für die Netzstabilität dar und erfordert hochentwickelte Lastmanagement-Systeme. Das Projekt soll praktische Erfahrungen, Stakeholder-Akzeptanz, Praxistauglichkeit und wirtschaftlichen Nutzen von netzdienlichen Energiedienstleistungen im Rahmen des zukünftigen Energiemarktes fördern. Dabei wird ein bereits operativer lokaler Spitzenlastmechanismus für industrielle Anwendungen in Richtung einer regionalen, netzoptimierten Lastbeeinflussung weiterentwickelt und getestet. Die Netzdienlichkeit sowie der wirtschaftliche Nutzen der Lösung werden im lokalen Verteilungsnetz mit Hilfe des Ampelprinzips abgeleitet. Ein entsprechendes Demonstrationssystem wird in einer übergreifenden Feldstudie mit internationalen Versorgungsunternehmen in den D-A-CH-Ländern ausgeführt.

Schlussbericht (Deutsch)

Die Reduktion des CO2-Austosses erfordert den schnellen Umstieg auf erneuerbare Energien und damit eine weitgehende Elektrifizierung der Wärmebereitstellung und des Verkehrs (sog. Sektorkopplung). Durch die Zunahme der elektrischen Lasten wird sich die aktuelle Netzsituation signifikant ändern und teurer Netzausbau wird an vielen Stellen notwendig werden. Um den Ausbau auf ein volkswirtschaftlich sinnvolles Mass begrenzen zu können, wird künftig der netzdienliche Einsatz flexibler Lasten eine grosse Rolle spielen müssen.

Die Nutzung des absehbar auftretenden Flexibilitätspotentials, welches sich aus der Sektorkopplung ergibt, bietet sich hierbei an. Der Poweralliance Ansatz ermöglicht eine netzseitige Kapazitäts-verdoppelung auf der Mittelspannungsebene, die zur Versorgung von Industrie- und grösseren Gewerbekunden genutzt werden kann.

Dies basiert auf dem kontrollierten Einsatz spotpreisgetriebener Lasten wie sie die Sektorkopplung hervorbringt. Diese werden bei Poweralliance in dem bisher aus Redundanzgründen vorgehaltenen und operativ ungenutzten Kapazitätsband betrieben. Die daraus resultierende, geringfügig verringerte Versorgungsicherheit können diese neuen Lasten jedoch tolerieren. Der ökonomische Anreiz dafür basiert auf einem reduzierten Netznutzungstarif sowie niedrigerer Steuer- und Abgabenlast für zweckgebundene Stromnutzung.

Der dazu notwendige Nominierungsprozess, die entsprechenden Algorithmen und die erforderliche technische Infrastruktur beim Verteilnetzbetreiber und bei den industriellen Pilotkunden konnten im Projekt erfolgreich geprüft werden. Mittels Simulation solcher zusätzlichen, flexiblen Lasten aus der Sektorkopplung, auf Grundlage der realen Lastgänge, konnte in den meisten Fällen sowohl das vorhandene Potential als auch die Wirtschaftlichkeit des Poweralliance Business Modells unter den zukünftig erwarteten technologischen und ökonomischen Randbedingungen nachgewiesen werden.

In diesem Zusammenhang konnte zudem nachgewiesen werden, dass in Verbindung mit einer verbesserten Lastprognoseerstellung die Nutzung des zusätzlichen Kapazitätspotentials bestehender physischer Netze noch weiter erhöht werden kann.

Zugehörige Dokumente

• Poweralliance | Von der lokalen Lastoptimierung zur regionalen Verteilnetzoptimierung - Schlussbericht [PDF] 4'260 kB

Schlussbericht (Englisch)

The reduction of CO2 emissions requires a shift towards renewable energies and thus an extensive electrification of the heat and transport sector (so-called "sector coupling"). An increase in electrical loads will change the current grid situation significantly. Expensive grid expansion will become necessary in many grid locations. In order to be able to limit the expansion to an economically optimal level, the grid-friendly use of flexible loads will have to play a major role in the future.

The use of the foreseeable flexibility potential resulting from sector coupling is an obvious option. The Poweralliance approach enables a doubling of grid capacity on the medium-voltage level at which industrial and larger commercial customers are directly connected.

The doubling can be achieved by controlling spot price-driven loads that sector coupling entails. Poweralliance is operating these new loads in the capacity band previously held for redundancy reasons and hence not used for operational purposes. This results in slightly reduced security of supply for those loads. However, that kind of loads can easily cope with this situation given the economic benefit they receive in return in terms of reduced grid tariff as well as lower taxes and levies. This approach allows the distribution of preferred conditions for an earmarked electricity use.

The necessary nomination process, the corresponding algorithms and the necessary technical infrastructure at the distribution system operator and the industrial pilot customers were successfully tested in the project. By simulating such additional, flexible loads based on the real load profiles, it was possible in most cases to prove both the existing potential and the cost-effectiveness of the Poweralliance Business Model under the technological and economic boundary conditions expected in the future.

In this context, it could also be demonstrated that due to an improved load forecast generation, the use of the additional capacity potential of existing physical networks can be further increased.

Schlussbericht (Französisch)

La réduction des émissions de CO2 nécessite un passage rapide aux énergies renouvelables et donc une électrification poussée de l'approvisionnement en chaleur et des transports (couplage sectoriel). Avec l'augmentation des charges électriques, la situation actuelle du réseau va changer significativement et un renforcement du réseau deviendra nécessaire et coûteux dans de nombreux endroits. Afin de restreindre ce renforcement à un niveau économiquement raisonnable, des charges flexibles devront à l'avenir être utilisées de manière compatible avec le réseau.

Le potentiel de flexibilité attendu avec le couplage sectoriel est tout trouvé pour une utilisation dans ce contexte. L'approche Poweralliance permet ainsi de doubler la capacité du réseau de moyenne tension, qui alimente les clients industriels et commerciaux.

Ce doublement est rendu possible par une utilisation libre mais contrôlée des nouvelles charges, telles que celles générées par le couplage sectoriel, en fonction des prix du spot de l´électricité. Ces charges sont employées par Poweralliance dans une fourchette de capacité qui est jusqu´á présent inutilisée car gardée en réserve pour des raisons de redondance. Pour ces nouvelles charges, il en résulte une sécurité d'approvisionnement légèrement réduite. Elles peuvent cependant le tolérer, en contrepartie d´une incitation économique basée sur une réduction du tarif d'utilisation du réseau, des taxes et des redevances.

Le processus de nomination, les algorithmes correspondants et l'infrastructure technique nécessaire au gestionnaire de réseaux de distribution et aux clients pilotes industriels ont été testés avec succès dans le projet. En simulant ces charges flexibles supplémentaires à partir du couplage sectoriel sur la base des profils de charge réels, il a été possible, dans la plupart des cas, de prouver à la fois le potentiel existant et la viabilité du modèle économique Poweralliance dans les conditions cadres technologiques et économiques attendues à l'avenir.

Dans ce contexte, il a également pu être démontré que, dans le cadre d'une meilleure prévision de la charge, l'utilisation du potentiel de capacité supplémentaire des réseaux physiques existants peut être encore accrue.