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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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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.