Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Die steigende Elektrifizierung in der Mobilität und in Gebäuden verursacht künftig neue lokale Engpässe im Stromnetz von Stadtwerken. Diese Engpässe machen einen kostenintensiven Netzausbau notwendig. Dynamische Preissignale sollen home-energymanagement-systeme (HEMS) bei Endkunden zur netzdienlichen Optimierung veranlassen und damit das Stromnetz entlasten. Gekoppelte flexible Lasten sollen von Zeiten mit hohen Preisen in Zeiten mit tieferen Preisen verschoben werden. Im vorliegenden Projekt wollen 5 Netzbetreiber zusammen mit der Swisspower AG und der ZHAW herausfinden, welchen netzdienlichen Effekt die Verwendung von dynamischen Preissignalen hat und wie dabei die konkrete Umsetzung erfolgt. Die Tarifsignale werden
auf einer Schnittstelle publiziert und vollständig automatisiert von HEMS abgerufen. Die HEMS optimieren die gekoppelten Flexibilitäten (z.B. Batterien, Elektroautos, Wärmepumpen) entlang des netzdienlich gestalteten Preissignals.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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The increasing electrification of mobility and buildings will cause new local bottlenecks in the electricity grid of municipal utilities in the future. These bottlenecks will necessitate cost-intensive grid expansion. Dynamic price signals should prompt home energy management systems (HEMS) at end customers to optimize their use of the grid and thus relieve the load on the electricity grid. Coupled flexible loads are to be shifted from times with high prices to times with lower prices. In this project, 5 grid operators together with Swisspower AG and the ZHAW want to find out what effect the use of dynamic price signals has on the grid and how this is actually implemented. The tariff signals are published on an interface and retrieved fully automatically by HEMS. The HEMS optimize the coupled flexibilities (e.g. batteries, electric cars, heat pumps) along the grid-supportive price signal.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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L'électrification croissante dans la mobilité et dans les bâtiments provoquera à l'avenir de nouveaux goulets d'étranglement locaux dans le réseau électrique des services municipaux. Ces goulets d'étranglement rendent nécessaire une extension coûteuse du réseau. Des signaux de prix dynamiques doivent inciter les systèmes de gestion de l'énergie à domicile (HEMS) chez les clients finaux à optimiser le réseau et à le délester ainsi. Les charges flexibles couplées doivent être déplacées des périodes de prix élevés vers les périodes de prix plus bas. Dans le présent projet, 5 exploitants de réseau, Swisspower AG et la ZHAW veulent découvrir quel est l'effet bénéfique pour le réseau de l'utilisation de signaux de prix dynamiques et comment la mise en œuvre concrète est effectuée. Les signaux tarifaires sont publiés sur une interface et récupérés de manière entièrement automatisée par les HEMS. Les HEMS optimisent les flexibilités couplées (p. ex. batteries, voitures électriques, pompes à chaleur) en fonction du signal de prix conçu pour servir le réseau.
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Die fortschreitende Elektrifizierung in den Bereichen Mobilität und Gebäudetechnik sowie der rasante Zubau dezentraler Solaranlagen stellen die Energieversorger vor neue Herausforderungen beim Betrieb ihrer Stromnetze. Sowohl die steigende Stromnachfrage als auch die zunehmend dezentrale und variable Stromerzeugung können zu lokalen Netzengpässen führen, die ohne alternative Lösungen einen kostspieligen Ausbau der Netzinfrastruktur erfordern würden. Um einen solchen Ausbau zu minimieren, untersucht das Pilotprojekt „Entlastung im Stromnetz durch innovative Netztarife (ESIT)“ der Swisspower AG in Zusammenarbeit mit der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) und sechs Netzbetreibern den Nutzen dynamischer Preissignale und deren Umsetzung in der Praxis. Dabei wird untersucht, wie sich dynamische Tarifsignale auf den Lastverlauf von Testkunden auswirken, die ein Home Energy Management System (HEMS) mit automatischer Laststeuerung einsetzen. Für die Einführung von dynamischen Tarifen in verschiedenen Netzgebieten hat Swisspower das InnoStrom-Tool entwickelt, welches dynamische Tarifstrukturen generiert und an die HEMS der Endkunden übermittelt. Die Tarifberechnung basiert auf den Netzlastprognosen der jeweiligen Netzbetreiber. Im Rahmen des Pilotprojekts werden verschiedene Tarifstrukturen getestet und evaluiert, wobei der Fokus auf einem 15-Minuten-Day-Ahead-Tarif liegt. Dieser Tarif basiert auf einer Preiskurve mit 15-Minuten-Intervallen, die den Kunden jeweils für den Folgetag übermittelt wird. Zur Übermittlung der Preissignale wurde eine Web-API entwickelt, die es den HEMS ermöglicht, die dynamischen Tarife automatisch abzufragen. Daraufhin optimieren diese den Verbrauch und steuern die Geräte so, dass die Gesamtkosten minimiert werden. Durch die direkte Anbindung an die HEMS, wird eine automatische Anpassung des Verbrauchs ermöglicht, ohne Verhaltensänderung des Kunden. Smart Meter messen den 15-Minuten Lastgang, der dann mit der Preiskurve multipliziert wird, um die Netznutzungskosten zu ermitteln. Das Projekt befindet sich derzeit am Ende der ersten Phase, in der alle vorbereitenden Arbeiten für die kommenden Testphasen abgeschlossen werden. Dazu gehören die Entwicklung des Studien- und Tarifdesigns, die Einbindung und Koordination aller relevanten Projektpartner (Energieversorger, wissenschaftliche Begleitung, HEMS-Anbieter, Behörden) sowie die Entwicklung der Swisspower Web-API zur Übermittlung der dynamischen Tarife. Zudem wurde das Vorgehen zur Rekrutierung der Testkunden festgelegt. In der ersten Testrunde liegt der Fokus auf der technischen Umsetzung der Tarifübermittlung und der Akquise von Testkunden. Darüber hinaus werden die zu testenden Tarife festgelegt und eine erste Testreihe durchgeführt. Die dabei gewonnenen Zwischenergebnisse liefern erste Erkenntnisse über die Wirksamkeit der Tarife. Nach Auswertung der ersten Ergebnisse werden die Tarife optimiert und in einer zweiten Testreihe erneut getestet. Darauf basierend werden konkrete Vorschläge für die Einführung dynamischer Tarife erarbeitet.
Zugehörige Dokumente
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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Due to the ongoing electrification of the mobility and heating sectors, as well as the rapid expansion of decentralized solar PV installations, energy utilities are faced with new challenges in the operation of their power grids. The increasing demand for electricity as well as its increasingly decentralized and fluctuating generation have the potential to cause local grid bottlenecks, the alleviation of which can require a costly expansion of the grid infrastructure. In order to minimize these costs, the pilot project “Entlastung im Stromnetz durch innovative Netztarife (ESIT)”, led by Swisspower AG in cooperation with the Zurich University of Applied Sciences (ZHAW) and six grid operators, evaluates the impacts of dynamic grid tariffs and their implementation in practice. To achieve this, the project investigates how dynamic price signals affect the load profile of customers employing a home energy management system (HEMS) with automatic load control. For the introduction of dynamic tariffs in various grid areas, Swisspower has developed the “InnoStrom” tool, which generates dynamic tariff structures based on the load forecasts of the grid operators and transmits them to the customers' HEMS. As part of the pilot project, various tariff structures are tested and evaluated, focusing mainly on a 15-minute day-ahead tariff. This tariff is based on a price curve with 15-minute intervals and is transmitted to the customer one day in advance. For the transmission of the price signal, a dedicated Web-API has been developed, enabling the HEMS to automatically query the dynamic tariffs. The system then optimizes the customer’s power consumption in order to minimize electricity costs. The direct communication with the HEMS enables the automatic adjustment of power consumption without the need for the customers to adjust their behaviour. To determine the grid tariff, the price curve is multiplied by the 15-minute load profile measured by smart meters. The ESIT project is currently at the end of its initial stage, in which all the preparatory work for the upcoming test phases has been completed. This includes the development of the study and tariff design, the onboarding and coordination of all relevant project partners (grid operators, scientific partners, provider of HEMS, authorities) and the development of the Swisspower Web-API for the transmission of the dynamic tariffs. In addition, the procedure for recruiting the required test customers has been determined. The following first test round will focus on the technical implementation of the tariff transmission and the acquisition of test customers. In addition, the tariffs to be tested will be defined and a first series of tests will be carried out. The obtained interim results will provide initial insights into the effectiveness of the tariffs. After the first results have been evaluated, the tariffs will be optimized and retested in a second series of tests. On this basis, specific proposals for the introduction of dynamic tariffs will be developed.
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Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
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L'électrification grandissante dans les domaines de la mobilité et de la domotique, ainsi que la croissance rapide des installations solaires décentralisées, posent de nouveaux défis aux fournisseurs d'énergie pour l'exploitation de leurs réseaux électriques. L'augmentation de la demande d'électricité ainsi que la production d'électricité de plus en plus décentralisée et variable peuvent entraîner des congestions locales du réseau qui, sans solutions alternatives, nécessiteraient une extension coûteuse de l'infrastructure du réseau. Afin de minimiser une telle extension, le projet pilote « Réduction de la congestion du réseau électrique grâce à des tarifs réseau innovants (ESIT) » de Swisspower SA, en collaboration avec la Haute école des sciences appliquées de Zurich (ZHAW) et six gestionnaires de réseau, étudie l'utilité des prix dynamiques et leur mise en oeuvre dans la pratique. Il s'agit d'étudier l'impact des signaux tarifaires dynamiques sur la courbe de charge de clients tests utilisant un système de gestion de l'énergie domestique (HEMS) avec contrôle automatique de la consommation. Pour l'introduction de tarifs dynamiques dans différentes zones de réseau, Swisspower a développé l'outil InnoStrom, qui permet de générer des structures tarifaires dynamiques et de les transmettre aux HEMS des clients finaux. Le calcul des tarifs est basé sur les pronostics de charge de réseau des gestionnaires de réseau respectifs. Dans le cadre du projet pilote, différentes structures tarifaires seront testées et évaluées, avec une attention particulière portée à un tarif day-ahead de 15 minutes. Ce tarif est basé sur une courbe de prix avec des intervalles de 15 minutes, qui est transmise aux clients pour le jour suivant. Une interface de programmation d'applications (API) web a été développée pour transmettre les signaux de prix et permettre aux HEMS d'interroger automatiquement les tarifs dynamiques. Ils optimisent alors la consommation et gèrent les appareils de manière à minimiser les coûts totaux. En se connectant directement aux HEMS, il est possible d'ajuster automatiquement la consommation sans modifier le comportement du client. Les compteurs intelligents mesurent la courbe de charge sur 15 minutes, qui est ensuite multipliée par la courbe de prix afin de déterminer les coûts d'utilisation du réseau. Le projet est actuellement à la fin de sa première phase, au cours de laquelle tous les travaux préparatoires pour les prochaines phases de test ont été réalisés. Il s'agit du développement du concept de l'étude et des tarifs, de l'implication et de la coordination de tous les partenaires impliqués dans le projet (fournisseurs d'énergie, accompagnement scientifique, fournisseurs HEMS, autorités) ainsi que du développement de l'API Web de Swisspower pour la transmission des tarifs dynamiques. En outre, la procédure de recrutement des clients test a été définie. Lors de la première série de tests, l'accent sera mis sur la mise en oeuvre technique de la transmission des tarifs et sur l'acquisition de clients tests. En outre, les tarifs à tester sont définis et une première série de tests sera réalisée. Les résultats intermédiaires obtenus à cette occasion fournissent les premières informations sur l'efficacité des tarifs. Après l'évaluation des premiers résultats, les tarifs sont optimisés et testés à nouveau lors d'une deuxième série de tests. A partir de ces résultats des propositions concrètes seront formulées en vue de l'introduction de tarifs dynamiques.
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