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48,80 €
ISBN 978-3-8440-6606-7
Paperback
154 Seiten
48 Abbildungen
227 g
21 x 14,8 cm
Deutsch
Dissertation
April 2019
Thorsten Schlüter
Zukünftige Bereitstellung von Regelleistung unter Berücksichtigung technischer und marktwirtschaftlicher Potenziale
Ein sicheres und zuverlässiges elektrisches Energiesystem basiert auf einem ständigen Gleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch. Jedes Ungleichgewicht führt zu einer Abweichung der Netzfrequenz von ihrem Sollwert. Für den Ausgleich vorhersehbarer oder unvorhersehbarer Schwankungen der Netzfrequenz wird Regelleistung vorgehalten und bei Bedarf eingesetzt. Der steigende Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung und der zeitgleiche Rückbau konventioneller Kraftwerksleistung sorgen für eine zunehmende Volatilität des Regelleistungsbedarfs und des -angebots. Die vorliegende Arbeit bietet Lösungen, um die Systemintegration der Erneuerbaren Energien voranzutreiben und dabei keine konventionellen Kapazitäten zur Regelleistungsbereitstellung vorhalten zu müssen. Dazu wird anhand eines Szenarios für das Energiesystem im Jahr 2035 der stündliche Bedarf an Regelleistung simuliert. Anschließend wird geprüft, welches technische und wirtschaftliche Potenzial marktintegrierte und netzoptimierende Flexibilitätsoptionen zur Regelleistungsbereitstellung bieten.

Das vorgestellte Verfahren zur dynamischen und somit situationsabhängigen Bestimmung des Bedarfs für Sekundärregel- und Minutenreserve ermöglicht die Berücksichtigung der relevanten Einflussfaktoren. Dazu zählen die Wind- und Photovoltaikeinspeisung, das zu erwartende Lastniveau, das Stromhandelssaldo Deutschlands sowie die am Markt befindlichen Kraftwerke. Insofern stellt das hier verwendete Verfahren einen Ansatz dar, der es ermöglicht die Regelleistungsbemessung bedarfsgerecht durchzuführen und dabei das aktuelle Sicherheitsniveau beizubehalten. Der Bedarf an Sekundärregelleistung und Minutenreserveleistung wird zukünftig, infolge des Zubaus der erneuerbaren Energien, immer stärker durch deren Prognoseabweichungen und Einspeisegradienten bestimmt.

In Bezug auf die zukünftige Bereitstellung von Regelleistung sind die Erkenntnisse der vorliegenden Arbeit in zwei Bereiche zu gliedern. Zum einen kann der überwiegende Teil des Bedarfs an Regelleistung durch Marktkraftwerke und Pumpspeicher gedeckt werden. In den Stunden mit einer geringen Einspeisung aus konventionellen Kraftwerken, existieren zudem verschiedene Flexibilitätsoptionen mit einem hohen Regelleistungspotenzial. Die analysierten alternativen Technologien sind bereits Teil der heutigen Regelleistungs-vermarktung (z.B. Bioenergieanlagen, Windenergieanlagen, Lastmanagement, Power-to-Heat) oder befinden sich im Testbetrieb (Power-to-Gas, Solarparks, Klein-KWK-Kraftwerke). Die Ergebnisse der vorliegenden Analyse deuten darauf hin, dass insbesondere die PV-Flanken das heutige Marktdesign herausfordern, aber ausreichend Flexibilität im System vorhanden ist. Da in vielen Stunden des Jahres das Angebot an Regelleistung die Nachfrage deutlich übersteigt, muss eine Priorisierung der Alternativen vorgenommen werden. Im vorliegenden Ansatz wird diese Fragestellung in Form einer stündlichen Merit-Order der Flexibilitätsoptionen beantwortet.
Schlagwörter: Regelleistung; Dimensionierung; Flexibilitätsoptionen
Dortmunder Beiträge zu Energiesystemen, Energieeffizienz und Energiewirtschaft
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Christian Rehtanz, Dortmund
Band 12
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