Conference Paper

Tapping flexibility potential of decentralized controllable loads for smart markets through aggregation

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Abstract

Flexibility of decentralized controllable loads face the challenge of a lack of prediction data and missing integration mechanisms in order to provide their flexibility to the grid. FfE developed a smart market platform with a special focus on integrating small flexible systems. Therefore, an aggregation mechanism was developed as described in this paper. Based on an introduction to the platform process and the requirements to an aggregated flexibility offer the derivation of available flexibility by determining statistical simultaneity factors is described. Further different pool formation and aggregation schemes are analyzed. Finally, a case study and critical review leads to the outlook.

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... Depending on the type of FO, an aggregation process will subsequently pool similar available units in topological (i.e., regional) proximity to each other. Therefore, the pooling method depicted in [52] results in pools of similar effectiveness for a potential grid congestion. These pools allow a stochastic prediction of available flexibility for each time step calculated based on type-specific factors, e.g., daily mean temperature for heat pumps. ...
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Local flexibility markets or smart markets are new tools used to harness regional flexibility for congestion management. In order to benefit from the available flexibility potential for grid-oriented or even grid-supportive applications, complex but efficient and transparent allocation is necessary. This paper proposes a constrained optimization method for matching the flexibility demand of grid operators to the flexibility supply using decentralized flexibility options located in the distribution grid. Starting with a definition of the operational and stakeholder environment of smart market design, various existing approaches are analyzed based on a literature review and a resulting meta-analysis. In the next step, a categorization of the allocation method is conducted followed by the definition of the optimization goal. The optimization problem, including all relevant input parameters, is identified and formulated by introducing the relevant boundary conditions and constraints of flexibility demand and offers. A proof of concept of the approach is presented using a case study and the Altdorfer Flexmarkt (ALF) field test within the project C/sells. In this paper, we analyze the background of the local flexibility market, provide the methodology (including publishing the code of the matching mechanism), and provide the results of the field test.
Article
An increasing number of renewable energy sources driven by ambitious sustainability efforts is both changing and challenging electricity systems worldwide. Successfully dealing with a variable and highly decentralized electricity supply associated with the rising share of renewable energy sources will be crucial in the near future. This paper investigates the potential of information technology (IT) for regional marketing of energy flexibility from the machine level in factories to the electricity-grid level. In this context, energy flexibility describes the capability to react quickly and cost-efficiently to alternating electricity availability. Based on a literature review of regional marketing mechanisms, existing concepts of IT platforms, and current real-world model regions, this paper aims to apply a holistic research approach to better understand the challenges regarding the energy transition on a regional level and corresponding requirements for IT platforms used for flexibility marketing. The approach allows to identify relevant key challenges and flexibility marketing use cases, attributing core importance to underlying production processes. In particular, target processes for respective use cases are derived based on a description of current regional marketing of demand flexibility. Successful implementation of target processes is required to provide regional energy flexibility via IT platforms. A comparison between current processes and target processes finally allows defining the need for change and development, e.g., of new intelligent interfaces, already during the conceptual test of new IT platforms. The introduced research approach was applied to one exemplary use case within the energy-flexible model region Augsburg of the Kopernikus project SynErgie , Germany. The paper especially illustrates that service-oriented IT platforms simplify the communication process between the relevant players in energy flexibility marketing.
Conference Paper
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Die steigende Anzahl von elektrischen Verbrauchern wie Elektrofahrzeuge und elektrische Wärmeerzeuger erfordern zusätzliches Aufnahmepotential in den Stromverteilnetzen. Durch die zunehmende Automatisierung von Mittelspannungsschaltanlagen und die Installation von Messequipment können neue Betriebskonzepte umgesetzt werden, die eine höhere Belastbarkeit von Mittelspannungsnetzen zulassen. Das vorgestellte Betriebskonzept der Trennstellenoptimierung sieht zusätzliche Schalthandlungen im (n-1)-Fall in Mittelspannungsringen mit Mittelsehne vor. Die Optimierung wurde bisher auf Grund der zusätzlichen, manuellen Schalthandlungen und fehlender Informationen zum Lastfluss nicht durchgeführt. Die Last der Ortsnetzstationen im Ring kann mit der Trennstellenverschiebung im (n-1)-Fall gleichmäßiger aufgeteilt und das Mittelspannungsnetz im Normalbetrieb stärker belastet werden. Mit Hilfe eines Simulationsmodells wird das zusätzliche Aufnahmepotential und relevante Einflussfaktoren der Trennstellenoptimierung im Fehlerfall mit realen Netzdaten untersucht. Eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und die Auseinandersetzung mit der steigenden Komplexität bei der praktischen Umsetzung des Konzeptes ergänzen die Arbeit. https://www.tugraz.at/fileadmin/user_upload/tugrazExternal/4778f047-2e50-4e9e-b72d-e5af373f95a4/files/lf/Session_E3/534_LF_Kreutmayr.pdf
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Im Förderprogramm „Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende“ (SINTEG) wurden von 2016 bis 2021 in fünf großflächigen Modellregionen übertragbare Ansätze für eine sichere, wirtschaftliche und umweltverträgliche Energieversorgung bei zeitweise 100 % Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien entwickelt. Die in den Schaufenstern C/sells, DESIGNETZ, enera, NEW 4.0 und WindNODE erprobten Lösungen wurden vom Teilprojekt Ergebnissynthese im SINTEG-Begleitvorhaben unter der Leitung von Guidehouse zusammengeführt. Dabei entstanden Blaupausen in fünf Synthesefeldern, die Anwenderinnen und Anwender in Wirtschaft, Technik und Wissenschaft sowie politische Entscheidungsträgerinnen und -träger ansprechen. Dieser Synthesebericht stellt die zentralen SINTEG-Ergebnisse im Kontext des Synthesefeld 2 „Netzdienliche Flexibilitätsmechanismen“ vor: Blaupausen zu den Mechanismen, die den operativen Einsatz der Flexibilitäten für verschiedene Anwendungszwecke koordinieren, also Mechanismen für den Flexibilitätseinsatz für das Netzengpassmanagement auf Übertragungs- und Verteilungsebene, für den Systembilanzausgleich und für die Bereitstellung und den Einsatz von Systemdienstleistungen.
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Der Beitrag erläutert auf Grundlage von beschriebenen Marktmechanismen, welche im Rahmen des Projekts C/sells für ein zelluläres Energiesystem entwickelt werden, die Wertversprechen von Flex-Plattformen für den netzdienlichen Handel von Flexibilität. Diese stellen Netzbetreibern ein zukünftiges Werkzeug für marktbasiertes Engpassmanagement zur Verfügung. Hierzu werden die Funktionen des C/sells Flex-Plattform Konzepts sowie die Interaktionen der beteiligten Akteure vorgestellt. Anschließend werden Charakteristika des Altdorfer Flexmarkts (ALF) als eine Implementierung des Flex-Plattform Konzepts detailliert beschrieben. Auf Basis der Systemlandschaft werden spezifische Prozessschritte erläutert und auf die Schwerpunkte bei der Umsetzung von ALF eingegangen. Hierzu gehört neben dem einfachen Marktzugang von Kleinanlagen die Integration in die durch intelligente Messsysteme bereitgestellte Infrastruktur. In der Zusammenfassung werden die Inhalte im energiewirtschaftlichen Kontext verortet und ein Ausblick auf die weitere Umsetzung gegeben.