Forschungsprojekt TWENTIES

Ein Konsortium von europäischen Netzbetreibern, Energieversorgern, Komponentenherstellern und Forschungseinrichtungen hatte sich das Ziel gesetzt, um mehr Windenergie in das elektrische Versorgungssystem zu integrieren und die damit einhergehenden Herausforderungen zu lösen. Das Fraunhofer IEE demonstrierte in einem Teilprojekt innovative Lösungsansätze für diese Problematik in Zusammenarbeit mit DONG Energy (dänischer Energieversorger), Energinet.dk (dänischer Übertragungsnetzbetreiber) und Red Eléctrica de España (spanischer Übertragungsnetzbetreiber).

In dem Teilprojekt wurden in einem »virtuellen Kraftwerk« flexible Verbraucher (z. B. Kühlhäuser) und dezentrale Erzeuger (z. B. Windkraftanlagen) eingebunden und durch eine zentrale Steuerung optimiert geregelt. Während der Projektlaufzeit entwickelte DONG Energy die hardware- und softwareseitigen Lösungen für eine Demonstration des virtuellen Kraftwerks in Dänemark. Fraunhofer IEE begleitete diese Entwicklung durch weitergehende Forschungsarbeiten. Die Hauptergebnisse aus diesen Forschungsarbeiten gliedern sich wie folgt auf:

1. Analyse energiewirtschaftlicher Rahmenbedingungen:

• Ermittlung der energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen, welche notwendig sind, um dezentrale Anlagen durch virtuelle Kraftwerke bestmöglich an Strom- und Systemdienstleistungsmärkten teilnehmen lassen zu können
• In Bezug darauf wurden Änderungsvorschläge erarbeitet, insbesondere:
• Verkürzung der Vorlaufzeit und der Produktlänge auf den Regelleistungsmärkten, sowie getrennte Beschaffung von positiver und negativer Regelenergie
• Kosten-Nutzen-Analyse der Bereitstellung von Blindleistung aus dezentralen Anlagen, für die Entwicklung von zukünftigen Märkten für diese Systemdienstleistung

2. Potentialbestimmung von dezentralen Erzeugungsanlagen zur Blindleistungsbereitstellung:

• Simulationen eines realen dänischen Netzes zeigten, dass dezentrale Erzeugungsanlagen dem Übertragungsnetzbetreiber Blindleistung zur Spannungserhaltung bereitstellen können. Die Ergebnisse waren abhängig vom betrachteten Netz und dem Vergütungsmechanismus für diese Systemdienstleistung. Das virtuelle Kraftwerk ergab eine kosteneffiziente Alternative für den Netzbetreiber, zur Anschaffung von herkömmlichen Blindleistungskompensatoren
• Gleichartige Untersuchungen mit einem generischen Netz in Deutschland kamen zu vergleichbaren Schlussfolgerungen
• Mithilfe einer Echtzeitsimulation wurde gezeigt, wie diese Blindleistungsbereitstellung in einem Energiesystem mit verschiedenen Akteuren umgesetzt werden könnte

3. Übertragbarkeit des Konzeptes eines virtuellen Kraftwerks auf Deutschland:

• Die Übertragbarkeit des in Dänemark entwickelten Konzeptes auf Deutschland wurde durch energiewirtschaftliche Simulationen demonstriert. Das flexible virtuelle Kraftwerk ist in der Lage auf die Schwankungen von Erneuerbaren Energie zu reagieren:
• Stromkostengestehungskosten sanken bei gleichzeitig verbesserter Versorgungssicherheit. Der ökonomische Einfluss kann signifikant sein und somit zur gesamtwirtschaftlichen Verbesserung beitragen

4. Bereitstellung von Regelleistung durch Windenergieanlagen:

• Die Bereitstellung von Regelleistung durch Windkraftanlagen wurde technisch im Projekt demonstriert
• Die volkswirtschaftlichen Auswirkungen einer Teilnahme am Markt für Regelleistung in Deutschland wurden ermittelt
• Voraussetzung für eine erfolgreiche Teilnahme ist eine Anpassung der energiewirtschaftlichen Rahmenbedingungen
• Kostenreduzierungen der Regelleistungsbereitstellung von mehr als 20% sind möglich.

IEEE International Workshop on Intelligent Energy Systems, Vienna 2013

Analysis of a reactive power exchange between distribution and transmission grids
F. Marten, K. Diwold, L. Löwer, L.M. Faiella, P. Hochloff, L.H. Hansen, M. Braun

IEEE PowerTech, Grenoble 2013

Technical and Economical Assessment of Reactive Power Provision from Distributed Generators: Case Study Area of East Denmark
H. Barth, D. Hidalgo, A. Pohlemann, M. Braun, L.H. Hansen, H. Knudsen

EWEA 2013 Annual Event Conference, Vienna 2013

Wind turbine participation on Control Reserve Markets
M. Jansen, M. Speckmann, A. Baier

11th International Workshop on large-scale integration of Wind Power into Power Systems as well as on Transmission Networks for Offshore Wind Power Plants, Lissabon 2012

Impact of Control Reserve Provision of Wind Farms on Regulating Power Costs and Balancing Energy Prices
M. Jansen, M. Speckmann, R. Schwinn

EWEA 2012 Annual Event Conference, Kopenhagen 2012

Impact of frequency control supply by wind turbines on balancing costs
M. Jansen, M. Speckmann, A. Baier