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ALTDORFER FLEXMARKT (ALF) KONZEPTBESCHREIBUNG, ZIELSETZUNG,
FUNKTIONSWEISE UND PROZESSE DES
ALTDORFER FLEXMARKTS
ALTDORFER FLEXMARKT (ALF)
Konzeptbeschreibung, Zielsetzung, Funktionsweise und Prozesse des
Altdorfer Flexmarkts
Impressum
Altdorfer Flexmarkt (ALF) Konzeptbeschreibung, Zielsetzung, Funktionsweise und Prozesse des Altdorfer Flexmarkts
Veröffentlicht am:
12.12.2018
Autoren:
Andreas Zeiselmair
Alexander Bogensperger
Simon Köppl
Thomas Estermann
Daniela Wohlschlager
Mathias Müller
FfE-Auftragsnummer:
BMWi-39
Herausgeber:
Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V.
Wissenschaftlicher Leiter: Prof. Dr.-Ing. U. Wagner
Geschäftsführer: Prof. Dr.-Ing. W. Mauch (FfE e.V.)
Projekt-Manager: Dr.-Ing. Dipl.-Phys. R. Corradini
Kontakt:
Am Blütenanger 71 80995 München Tel.: +49 (0) 89 158121-0 Fax: +49 (0) 89 158121-10 E-Mail: [email protected] Internet: www.ffe.de
Inhalt
Altdorfer Flexmarkt (ALF) .................................................................................................. 3
1 | Einleitung, Motivation und Zielsetzung von ALF ...................................................... 4
2 | Bestehende Engpassmanagement-Prozesse ............................................................ 6
2.1 Netzbezogene Maßnahmen .................................................................................................... 6
2.2 Marktbezogene Maßnahmen .................................................................................................. 7
2.3 Notfallmaßnahmen ................................................................................................................. 8
3 | Aufbau und Funktion des Altdorfer Flexmarkts ....................................................... 9
3.1 Grundsätzlicher Aufbau von ALF ............................................................................................. 9
3.2 Akteur-spezifische Wertversprechen .................................................................................... 11
3.3 Flex-Optionen ........................................................................................................................ 12
3.4 Prozesse auf ALF .................................................................................................................... 15
3.4.1 Initialisierung ................................................................................................................. 16
3.4.2 Registrierung ................................................................................................................. 17
3.4.3 Angebotseinstellung und Freigabe ................................................................................ 17
3.4.4 Bedarfsprognose und Nachfrageeinstellung ................................................................. 18
3.4.5 Mapping und Aggregation ............................................................................................. 18
3.4.6 Matching ........................................................................................................................ 19
3.4.7 Anlagenabruf ................................................................................................................. 19
3.4.8 Settlement ..................................................................................................................... 20
4 | Fazit & Ausblick .................................................................................................... 21
5 | Literaturverzeichnis .............................................................................................. 22
3
Altdorfer Flexmarkt (ALF)
Die folgende Konzeptbeschreibung des Altdorfer Flexmarkts (ALF), welchen die
Forschungsstelle für Energiewirtschaft e. V. konzipiert und in Zusammenarbeit mit der
Bayernwerk Netz GmbH umsetzt, richtet sich an Interessenten mit technischem
Hintergrund und Grundlagenwissen in der Energiewirtschaft. /FFE-75 17/ Ziel ist eine
verständliche Beschreibung der Hintergründe, Funktionsweise und Prozesse des
vorgestellten Flexibilitätsmarkts, kurz Flexmarkt. Der Fokus dieses Dokuments liegt nicht
auf technischen Details, sondern den grundlegenden Funktionen und Zielsetzungen von
ALF, welche nachfolgend beschrieben und in den energiewirtschaftlichen Kontext
eingeordnet werden.
Die beschriebenen Konzepte werden im Rahmen des Verbundprojekts C/sells entwickelt,
welches Teil des Förderprogramms „Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda
für die Energiewende (SINTEG)“ des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie
(BMWi) ist (Förderkennzeichen: 03SIN121).1 /BMWI-119 17/
1 Weitere Informationen finden sich auf den Webseiten der Forschungsstelle für Energie- wirtschaft e. V. (https://www.ffe.de/csells) bzw. des Verbundprojekts (http://www.csells.net/).
4 Einleitung, Motivation und Zielsetzung von ALF
1 | Einleitung, Motivation und
Zielsetzung von ALF
Das Energiesystem befindet sich in einem fundamentalen Transformationsprozess.
Während noch bis vor wenigen Jahren die Energieerzeugung überwiegend in
Großkraftwerken stattfand und noch vor 20 Jahren nur wenige große Unternehmen als
Stromlieferanten auftraten, hat sich dieses Bild grundlegend gewandelt. Durch die
Liberalisierung der Energiewirtschaft im Jahr 1998 stieg die Anzahl an Stromlieferanten
und somit der Wettbewerb; durch die Energiewende (u. a. beschleunigt durch das
Erneuerbare-Energien-Gesetz, EEG) werden nach und nach die planbar einsetzbaren
fossilen Großkraftwerke durch wetterabhängige erneuerbare Energien ersetzt. Die
erneuerbare Erzeugung findet zudem an anderen Orten als bisher statt, sodass sich die
Erzeugungsschwerpunkte stark verändern.
Während früher große Energiemengen über das Übertragungsnetz von Großkraftwerken
zu den Verbrauchern transportiert wurden, entstehen heute viele Erzeugungsanlagen im
Verteilnetz. Dabei handelt es sich insbesondere um Photovoltaik- und Onshore-
Windkraftanlagen, die in den unteren Spannungsebenen angeschlossen sind.
Neben der Erzeugungsstruktur verändert sich auch die Verbrauchsstruktur. So basiert
sowohl das Mobilitätsverhalten als auch die Wärmebereitstellung zunehmend auf Strom
als Energieträger. Früher noch durch Verbrennungsmotoren dominiert, steigt die Zahl der
Elektrofahrzeuge stetig. Zudem steigen bereits viele Hausbesitzer von Gas- oder
Ölheizsystemen auf elektrisch betriebene Wärmepumpen um, die ihrerseits die
Verbrauchsstruktur ändern.
All diese Entwicklungen führen zu einer zunehmenden Belastung der Stromnetze bis hin
zur Erreichung von bestehenden Kapazitätsgrenzen. Netzengpässe entstehen vor allem
dadurch, dass einerseits erneuerbare Erzeuger (witterungsbedingt) oft gleichzeitig und
nicht perfekt prognostizierbar Energie erzeugen. Andererseits beziehen neue
Verbraucher, wie Elektrofahrzeuge oder Wärmepumpen Energie oft zu gleichen Zeiten.
Dies resultiert zum einen durch gleichartiges Nutzungsverhalten aufgrund ähnlicher
Verbrauchsprofile; zum anderen besitzen die neuen Anlagen häufig die Möglichkeit, ihr
Verhalten an externe Signalen anzupassen. Einheitliche Tarife und gleiche Preissignale für
eine Vielzahl von Verbrauchern führen folglich zu einer hohen Gleichzeitigkeit und in
Summe zu Leistungsspitzen. Da eine zeitliche Diskrepanz zwischen Zeiten mit
erneuerbarer Erzeugung und Zeiten mit hohem Verbrauch besteht, sind die Netze mit
unterschiedlichsten Belastungssituationen konfrontiert.
Motivation
Die bestehenden Netze sind aufgrund hoher Investitionskosten für lange
Nutzungszeiträume ausgelegt und in ihrer Struktur historisch gewachsen. In
Süddeutschland war der Netzausbau oftmals durch den Zubau von PV-Anlagen geprägt.
Eine Erweiterung der Infrastruktur ist kapitalintensiv und wird über die Netzentgelte als
Teil des Strompreises auf die Endkunden umgelegt.
Das Energiesystem befindet sich in einem fundamen-talen Transforma-tionsprozess.
Änderungen der Erzeugungs- und Verbrauchsstruktur belasten die Netze.
Einleitung, Motivation und Zielsetzung von ALF 5
Weiterführendes Wissen: Zusammensetzung des Haushaltsstrompreises
Der Haushaltsstrompreis besteht aus 12 Bestandteilen und liegt in Deutschland im Mittel
bei ca. 30 ct/kWh. Die Hauptbestandteile sind Netzentgelte (23,4 %), EEG-Umlage
(23,0 %), Energiebeschaffung (9,7 %), Vertrieb und Marge (11,8 %). Die verbleibenden
Anteile (32,1 %) sind Steuern, weitere Umlagen und Abgaben. /BNETZA-01 17/
Die neuen Belastungssituationen führen einerseits – zum Schutz der Netzinfrastruktur –
zu Abregelung erneuerbarer Energien und ggf. zur vertraglich vereinbarten und
vergüteten Abschaltung gewisser Verbraucher (vgl. Abschnitt 2.2). Andererseits müssen
Netze an die neuen Belastungssituationen angepasst, ertüchtigt und ausgebaut werden,
was ebenfalls zu erhöhten Netzentgelten für Letztverbraucher führt.
Eine mögliche weitere Lösung der genannten Belastungssituationen ist die Erschließung
und Nutzung von vorhandener Flexibilität im Netz zur Reduktion von Lastspitzen und
einer gleichmäßigeren Nutzung der Netzinfrastruktur. Dies erhöht die Lebensdauer von
Netzbetriebsmitteln und vermeidet bis zu einem gewissen Grad den Netzausbau. Das
Konzept ist dabei aber explizit nicht als Alternative zum Netzausbau zu verstehen.
Stattdessen soll es zum einen als zusätzliches Werkzeug für die Zeit zwischen
identifiziertem Netzausbaubedarf und realisiertem Netzausbau dienen; zum anderen
kann es in Regionen angewendet werden, in denen es nur in wenigen Stunden im Jahr
zu Engpässen kommt (z. B. Engpassgebiete gemäß § 11 Abs. 2 EnWG). Dabei werden
Anlagen, sog. Flexibilitäts-Optionen (kurz: Flex-Optionen), die in der Lage sind ihre
Leistung auf Basis eines externen Signals aktiv zu verändern, genutzt. Somit soll in
kritischen Situationen Einfluss auf die Netzbelastung ausgeübt werden.
Weiterführendes Wissen: Flexibilität
Flexibilität beschreibt die technische Fähigkeit einer Anlage, die aktuelle und/oder
prognostizierte Leistung [P, Q] zu verändern. Zur Beschreibung dieser Fähigkeit sind
Kennwerte, wie die minimal/maximal mögliche Leistung notwendig. Weiterhin sind die
maximal verschiebbare Energiemenge [E] sowie eine Zeitangabe [t1], über Dauer der
Leistungsveränderung und - falls notwendig - Zeitpunkt des Differenzenergieausgleichs,
zu berücksichtigen. Für einen gezielten Einsatz von Flexibilität sind der Ort (sowohl
geografisch als auch der Verknüpfungspunkt im Netzgebiet) und der damit
einhergehende Wirkradius von Bedeutung. /MÜL-02 18/
Zielsetzung
Der Altdorfer Flexmarkt stellt ein konkretes Konzept zur Nutzung der im Verteilnetz
vorhandenen Flexibilität dar. ALF dient dabei als Schnittstelle zwischen Netzbetreibern
und Flexibilität im Netzgebiet. Dies ermöglicht den Flexibilitäts-Einsatz kostenoptimal,
sicher und zuverlässig zu gewährleisten. Sogenannte Flexibilitäts-Anbieter (kurz: Flex-
Anbieter) repräsentieren Besitzer, Betreiber und Vermarkter von Flex-Optionen und
können auf der zur Verfügung gestellten Plattform ihre Flexibilität anbieten. Der
Netzbetreiber als Flexibilitäts-Nachfrager (kurz: Flex-Nachfrager) stellt wiederum ein
Gesuch ein, um eine Lösung für seinen Netzengpass zu finden.
Die Konzeption des Altdorfer Flexmarkts erfolgt auf Basis der in diesem Papier
vorgestellten Rahmenbedingungen und Anforderungen. ALF wird im Rahmen eines
Feldversuchs im Netzgebiet der Bayernwerk Netz GmbH im Markt Altdorf bei Landshut
gemeinsam mit Probanden implementiert und getestet.
ALF dient als Schnittstelle zwischen Flex-Anbieter und Flex-Nachfrager.
Flexibilität ist eine Lösung, Netz-engpässe zu verhindern oder zu reduzieren.
6 Bestehende Engpassmanagement-Prozesse
2 | Bestehende
Engpassmanagement-Prozesse
Die Ursache von Netzengpässen liegt meist in der gleichzeitigen Einspeisung vieler
Erzeugungsanlagen (bspw. PV- und Windkraftanlagen) oder perspektivisch der
Leistungsaufnahme einer großen Zahl von Verbrauchern (bspw. Elektrofahrzeuge und
Wärmepumpen). Ein Netzengpass kann jedoch auch durch notwendige
Revisionsarbeiten, planmäßige Abschaltungen für Wartung und Inspektion oder spezielle
Ereignisse mit besonderen Leistungsanforderungen (große Sonderverbraucher, z. B. bei
einem Volksfest) entstehen. Die Folge ist eine erhöhte Belastung einzelner
Netzkomponenten, bis hin zur Überlastung. Eine regelmäßige oder dauerhafte
Überschreitung der Betriebsgrenzen kann schließlich zu erhöhtem Verschleiß und ggf.
dem Ausfall einzelner Komponenten führen. Es liegt folglich im Interesse des
Netzbetreibers, die Belastung seiner Anlagen unterhalb kritischer Grenzen zu halten.
Netzbetreiber verfügen hierzu bereits heute mit dem sog. Engpassmanagement über
betriebliche Möglichkeiten, um in kritischen Belastungssituation in ihrem Netz
einzugreifen. Die Mechanismen zum Umgang mit Netzengpässen gliedern sich in drei
Phasen, die im Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) gesetzlich verankert sind und in
Tabelle 2-1 dargestellt sind.
Tabelle 2-1: Gesetzliche Vorgaben zu Engpassmanagement-Prozessen
Übertragungsnetzbetreiber Verteilnetzbetreiber
Netzbezogene Maßnahmen (§ 13 Abs. 1 EnWG)
Netztopologiemaßnahmen
Marktbezogene Maßnahmen (§ 13 Abs. 1, § 14 a EnWG,
AbLaV)
Redispatch, Countertrading
Steuerbare Verbrauchseinrichtungen in
Niederspannung (§ 14 a EnWG)
Abschaltbare und zuschaltbare Lasten (AbLaV)
Netz- und Kapazitätsreserve (national)
Netzreserve (international)
Notfallmaßnahmen (§ 13 Abs. 2 EnWG)
Einspeisemanagement
Kaskadierte Anlagensteuerung
2.1 Netzbezogene Maßnahmen
Als ersten Schritt zur Vermeidung von drohenden oder zur Verringerung bestehender
Netzengpässe sind Netzbetreiber nach § 13 Abs. 1 EnWG dazu verpflichtet, topologische
Maßnahmen in ihrem Netz einzusetzen. Dabei wird die Netztopologie durch das Öffnen
oder Schließen von Netzschaltern beeinflusst und so die Belastungen durch einen
modifizierten Stromfluss verändert und ggf. reduziert.
Die starke Auslastung von Netzbetriebsmittel kann deren Lebensdauer beeinträchtigen.
Das Engpassmana-gement gliedert sich in drei gesetzlich geregelte Maßnahmen-gruppen.
Vor dem Eingriff in Erzeugung oder Verbrauch müssen erst alle netzseitigen Lösungen genutzt werden.
Bestehende Engpassmanagement-Prozesse 7
2.2 Marktbezogene Maßnahmen
Netzbetreiber dürfen nur in die Erzeugung eingreifen, wenn sie nach dem Ausschöpfen
aller möglichen topologischen Maßnahmen eine Gefährdung oder Störung nicht
verhindern können. Netzbetreiber verfügen selbst aufgrund der Entflechtung über keine
Erzeugungs- oder Verbrauchsanlagen. Daher sind sie auf die Schaltung extern
betriebener Anlagen angewiesen.
Weiterführendes Wissen: Entflechtung
Vor Beginn der Elektrifizierung befanden sich Erzeugung, Vertrieb und Netze in der Hand
weniger Unternehmen. Während Wettbewerb lange als schädlich betrachtet wurde, stieß
die EU mit einer Binnenmarktrichtlinie im Jahr 1996 an, die unterschiedlichen
Wertschöpfungsstufen voneinander zu trennen, um mehr Wettbewerb zu schaffen. Dies
ermöglichte Letztverbrauchen einen Lieferantenwechsel, was zum verstärkten
Wettbewerb auf Vertriebsebene führte. Um im Netz – ein natürliches Monopol – eine
künstliche Wettbewerbssituation zu schaffen, wurde eine Regulierung eingeführt, welche
zur langfristigen Verringerung der Netzentgelte durch Effizienzverbesserungen bei den
Netzbetreibern führen sollte. /STEG-01 08/ Im Zuge der zunehmenden Notwendigkeit für
Eingriffe in Erzeugung und Verbrauch aufgrund steigender Netzbelastungen führt dieses
System heute jedoch zu erhöhtem Abstimmungsbedarf und erfordert neue Mechanismen,
da die Interessen der verschiedenen Akteure (Erzeuger, Vertrieb, Netzbetreiber)
divergieren.
Marktbezogene Maßnahmen sind ihrerseits klar im Gesetz beschrieben
(§ 13 Abs. 1 EnWG). Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) haben hier eine Reihe an
Möglichkeiten, um in die Fahrpläne von Kraftwerken einzugreifen:
Resdispatch: Bei Redispatch (vgl. Abbildung 2-1) werden Erzeugungsanlagen mit
mehr als 10 MW Leistung vor und hinter einem Netzengpass so angepasst, dass
sich die über die Leitung transportierte Leistung reduziert.
Countertrading: Beim Countertrading können Übertragungsnetzbetreiber auf
Märkten, die einen Handel bis kurz vor Erbringung ermöglichen (Intraday-
Handel), Strom kaufen oder verkaufen, um Netzengpässe zu beseitigen.
Nutzung von abschaltbaren und zuschaltbaren Lasten: Die Nutzung von
„abschaltbaren und zuschaltbaren Lasten“ erfolgt unter vertraglich festgelegten
Randbedingungen. Dabei werden regelmäßig Anlagen über eine Ausschreibung
marktlich beschafft, welche über eine gewisse Zeit ihren Leistungswert im Sinne
eines Netzengpasses aktiv anpassen können.
Netzreserve: Im Rahmen der Netzreserve werden Erzeuger als systemrelevant
eingestuft und speziell für Netzengpässe vorgehalten, anstatt diese stillzulegen.
Im Bedarfsfall werden diese Anlagen durch die Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB)
eingesetzt, um Netzengpässe ähnlich wie im Redispatch zu vermeiden. Dies kann
sowohl national als auch international erfolgen.
Die Entflechtung trennt Erzeugung, Vertrieb und Netz nach klaren Regeln u. a. zur Schaffung von Wettbewerb
Kosten und Einsatzhäufigkeit von Redispatch stiegen in den letzten Jahren sehr stark.
8 Bestehende Engpassmanagement-Prozesse
Abbildung 2-1: Redispatch als eine der marktbasierten Maßnahmen des Engpass-
managements /FFE-37 13/
Die Möglichkeiten für Verteilnetzbetreiber (VNB) Netzengpässe marktbezogen zu
verhindern sind im Vergleich zu denen der Übertragungsnetzbetreiber deutlich geringer.
So können diese nach dem Ausschöpfen aller netzseitigen Maßnahmen lediglich
Verbrauchsanlagen abregeln, die nach den Vorgaben in § 14 a EnWG im Gegenzug eine
statische Verringerung von Netzentgelten erhalten.
Weiterführendes Wissen: § 14 a EnWG
Im Energiewirtschaftsgesetz besteht mit § 14 a „Steuerbare Verbrauchseinrichtungen in
Niederspannung“ eine Möglichkeit für Verteilnetzbetreiber im Gegenzug zur
netzdienlichen Steuerung von Verbrauchsanlagen (mit separatem Zählpunkt) eine
pauschale Reduktion von Netzentgelten anzubieten. Nach /BNETZA-01 17/ beträgt diese
im Mittel 55 % und damit 3,30 ct/kWh.
Diese Netzentgeltreduktion kommt insbesondere strombasierten Wärmeerzeugern
(Wärmepumpen und Nachtspeicherheizungen) zu Gute, da hierdurch Amortisationszeiten
verkürzt und die Anwendungen wirtschaftlicher werden.
Bei erzeugungsbedingten Netzengpässen haben Verteilnetzbetreiber derzeit keinerlei
Möglichkeiten marktbezogene Maßnahmen zu nutzen.
2.3 Notfallmaßnahmen
Kann ein Netzengpass weder über netz- noch marktbezogene Maßnahmen verhindert
werden, kommt es zu Notfallmaßnahmen. Nach § 13 Abs. 2 EnWG können Netzbetreiber
sukzessive erneuerbare Erzeugungsanlagen im Rahmen des Einspeisemanagements
abschalten. Ist auch dies nicht ausreichend, können schrittweise Anlagen und Netzstränge
vom Netz getrennt werden, um Gefährdungen oder Störungen zu beseitigen.
VNB verfügen über weniger Möglichkeiten, in Erzeugung und Verbrauch ein-zugreifen als ÜNB.
Die Kosten für Einspeisemanage-ment sind in den letzten Jahren gestiegen.
Aufbau und Funktion des Altdorfer Flexmarkts 9
3 | Aufbau und Funktion des
Altdorfer Flexmarkts
Wie im vorhergehenden Kapitel beschrieben existieren nach den heutigen Regularien
keine marktbezogenen Maßnahmen des Engpassmanagements für Verteilnetzbetreiber.
ALF ist ein Mittel, diese Lücke v. a. für Verteilnetzbetreiber zu schließen.
Aufbau und Funktionen werden nachfolgend beschrieben. In diesem Kapitel wird der
grundsätzliche Aufbau des Altdorfer Flexmarkts als Plattform erläutert sowie die
beteiligten Akteure und der Ablauf der Prozesse beschrieben.
3.1 Grundsätzlicher Aufbau von ALF
ALF stellt einen Mechanismus für das Netzengpassmanagement dar (vgl. Abbildung 3-1),
um die vorhandene Lücke bei marktbezogenen Maßnahmen zu schließen
(vgl. Abschnitt 2.2).
Flex-Anbieter stellen sog. Flex-Angebote auf der Plattform ein bzw. geben ihre Flex-
Option zur Nutzung frei, wenn sie selbst ihre Anlage nicht aktiv vermarkten.
Stellt ein Flex-Nachfrager einen Bedarf an Flexibilität fest, kann dieser einen Flex-Bedarf
mit spezifischer Verortung des Problems einstellen.
ALF übernimmt folglich das Matching von Flex-Bedarf und Flex-Angebot und die
darauffolgende Abrufentscheidung unter Berücksichtigung der Angebots-
Randbedingungen. Zudem sind auf der Plattform durch den Netzbetreiber Limitierungen
hinterlegt die vermeiden sollen, dass Flexibilitätsabrufe zur Lösung eines Netzengpasses
einen anderen Engpass verursachen (vgl. Abbildung 3-1).
Abbildung 3-1: Grundsätzlicher Aufbau des Altdorfer Flexmarkts und
Zusammenspiel von Flex-Option und Flex-Nachfrager
AbrufentscheidungKoordination der
Randbedingungen
Matching von Flex-Bedarf und -Angebot
Altdorfer
Flexmarkt
(ALF)
Flex-
AnbieterFlex-
Nachfrager
Flex-OptionenNetzbetreiber
Berücksichtigung von Limitierungen
ALF bietet eine neue marktbezogene Maßnahme für VNB.
10 Aufbau und Funktion des Altdorfer Flexmarkts
Als Flex-Anbieter können alle Besitzer bzw. Betreiber von Erzeugungs-, Verbrauchs- und
Speicheranlagen auftreten, die ihre Einspeise- oder Entnahmeleistung bei Bedarf gezielt
anpassen können. Unterschieden wird dabei in Flex-Anbieter von Anlagen mit und ohne
aktiver Vermarktung (vgl. Abschnitt 3.4.3). Abbildung 3-2 zeigt die Zusammenhänge
dieser Akteure mit ALF auf.
Netzbetreiber treten wie beschrieben als Flex-Nachfrager auf. Unterschieden wird dabei
in Anschlussnetzbetreiber (ANB), Verteilnetzbetreiber (VNB) und Übertragungs-
netzbetreiber (ÜNB).
Abbildung 3-2: Beteiligte Akteure und Interaktionen mit ALF
Zur Übergabe des Bedarfs übermittelt der Netzbetreiber Leistung, Ort und Dauer des
Netzengpasses (= Flex-Nachfrage) an ALF. Flex-Angebote werden durch die Flex-
Anbieter auf ALF hinterlegt. Die auf der Plattform durchgeführte Auswahl passender
Angebote und Allokation von Flex-Angebot zu Flex-Bedarf wird als Matching bezeichnet.
Eine Herausforderung bei der praktischen Umsetzung besteht dabei hinsichtlich
spezifischer Verfügbarkeiten, variabler Preise und weiterer Randbedingungen der Flex-
Angebote. So kann z. B. eine Wärmepumpe oder der Ladevorgang eines Elektrofahrzeugs
nicht beliebig lange unterbrochen werden, da ansonsten technische Restriktionen
eintreten oder Komfort-Einbußen zu erwarten sind.
Auch wirken nicht alle Flex-Optionen auf jeden Netzengpass gleich stark. Um eine
Auswahl relevanter Flex-Angebote für einen Flex-Bedarf treffen zu können, ist zudem
entscheidend, auf welche Netzbetriebsmittel eine Flex-Option in welcher Weise wirken
kann. Daher werden auf ALF vor dem Matching im sog. „Mapping“ bereits Anlagen auf
ihre Wirksamkeit auf den Netzengpass hin überprüft und bzgl. ihres Einflusses auf den
Netzengpass gewichtet.
Wenn ein Matching unter der Einhaltung aller Randbedingungen erfolgreich
stattgefunden hat, werden die ausgewählten Anlagen kontrahiert und zum
Erbringungszeitraum – falls der Bedarf nach wie vor besteht – durch die Plattform
abgerufen.
Netzbetreiber
i Information
Produkt / Dienstleistung
€ Geld
Vergütung
Flexibilität
Fahrplananpassung
Stellt Nachfrage ein
Vergütet Abruf nach Erbringung
Flexibilität
Stellt Nachfrage ein
Flexibilität
Vergütet Abruf nach ErbringungVNB & ÜNB
Verortet Flexibilität
Altdorfer
Flexmarkt (ALF)
ANB
Vergütung
Angebotsabgabe
Registriert Flex-Option
FreigabeFlex-Anbieter(Flex-Option ohne
aktive Vermarktung)Flexibilität
Registriert
Flex-Option
Leistungsbegrenzung
Flex-Anbieter(Flex-Option mit
aktiver Vermarktung)
Bei Flex-Optionen wird in Anlagen mit und ohne aktiver Vermarktung unterschieden.
Randbedingungen zum Einsatz der Flex-Optionen machen den Matching-Prozess komplex.
Aufbau und Funktion des Altdorfer Flexmarkts 11
Nach erfolgreichem Abruf wird die Abrechnung durch die Plattform angestoßen und die
Abrufe für spätere Überprüfung dokumentiert.
Aufgrund der Gestaltung heutiger Mechanismen und dem Aufbau von ALF entstehen für
unterschiedliche Akteure spezifische Wertversprechen. Diese werden nachfolgend
dargestellt.
3.2 Akteur-spezifische Wertversprechen
Netzbetreiber, Flex-Anbieter (von Anlagen mit und ohne aktiver Vermarktung) und der
Plattformbetreiber stellen bei Nutzung und Betrieb der Plattform als direkt beteiligte
Akteure die Anforderungen zur Ausgestaltung von ALF. In Abbildung 3-3, einem sog.
„Platform Business Model Canvas“ /FFE-101 17/, werden die Wertversprechen,
Werttransaktionen und Schlüsselkomponenten (entsprechend der drei konzentrischen
Kreise) für die unterschiedlichen, an der Plattform beteiligten Akteure (entsprechend der
vier Kreissegmente) aufgezeigt. Diese werden im Nachfolgenden kurz erläutert.
Abbildung 3-3: Darstellung der Geschäftsprozesse auf ALF mittels eines
„Platform Business Model Canvas“
Plattform-
Betreiber
Flex-
Anbieter mit
Anlagen mit
aktiver
Vermarktung
Flex-
Anbieter mit
Anlagen
ohne aktive
Vermarktung
Wertversprechen
Zuordnungs-
Matrix
Kostenoptimale
Lösung für
NetzengpässeZusatzerlöse durch
alternative
Vermarktungs-
Möglichkeit
Bessere Anlagen-
auslastung
Stamm-
daten
Angebot (Leistung-Preis-Zeitreihe,
Randbedingungen)
Baseline
Zahlungs-
Information
Lösung von
Netzengpässen
Geringeres
Risiko bei
Revisionen
Geringere Betriebs-
mittelauslastung
Zahlungs-
Information
Aktiver Beitrag zur
Energiewende
Zusatzerlöse
Stamm-
daten
Zahlungs-
Information
Erlöse durch
Plattform-Betrieb
Support
Möglichkeit für
Beratungsleistungen
Möglichkeit für
datenbasierte
MehrwertdiensteISO 27001
Visualisierung
Aktiver Beitrag zur
Energiewende
Leistung
Vertriebskanäle &
Kundenkontakt
Server-
Infrastruktur
Provision
Abrechnung
Marktzugang
Netz-
betreiber
Zeitgewinn für
Netzausbau-
Vorhaben
Registrierungs-
Gebühr
Daten Daten
Schlüsselkomponenten
Präqualifikation
Matching
IT-Sicherheit
Ansprechendes
Front-End
Registrierung
API
Dokumentation
Schaltungen
Messungen
Abrechnung
Informations-
Bereitstellung
Datenhaltung
Aggregation
Prognosen
Bedarf
(Leistung, Ort, Dauer)
Provision
Vergütung
Vergütung
Vergütung
Visualisierung
Anlagen-
Zugriff
Wert-Transaktionen
Die Plattform bringt Wertversprechen für unterschiedliche Akteure.
12 Aufbau und Funktion des Altdorfer Flexmarkts
Netzbetreiber
ALF bietet Netzbetreibern eine zusätzliche marktbezogene Maßnahme zur präventiven
Lösung von Netzengpässen. Dies reduziert folglich auch die Kosten für
Notfallmaßnahmen, da diese durch die Nutzung vorhandener Flexibilität über ALF
weniger häufig zum Einsatz kommen. Der Einsatz von Flexibilität kann zudem verhindern,
dass Netze bis auf das „letzte Kilowatt“ ausgebaut werden müssen. Leistungsspitzen
können so über die Nutzung von Flexibilität abgefangen werden. Die reduzierten Kosten
wirken sich folglich positiv auf die Netzentgelte aus, welche auf die Letztverbraucher
umgelegt werden. Ein weiterer wesentlicher Mehrwert für den Netzbetreiber ist die
bessere Kenntnis seines Netzgebiets durch zusätzliche Informationen und die spezifische
Visualisierung der ALF-Prozesse.
Flex-Anbieter
Die Anreize für Flex-Anbieter um auf der Plattform teilzunehmen umfassen Zusatzerlöse,
alternative Vermarktungsmöglichkeiten und kürzere Amortisationszeiten aufgrund von
Zusatzeinnahmen sowie der aktive Beitrag zur Energiewende bei relativ geringem
Aufwand. Die niedrige Einstiegshürde zur Teilnahme vereinfacht die
Partizipationsmöglichkeiten auch kleiner Akteure.
Plattformbetreiber
Von welchem Akteur bzw. welcher energiewirtschaftlichen Rolle die Flex-Plattform in
Zukunft betrieben wird, ist noch nicht abschließend geklärt. Wenn eine Plattform jedoch
im Energiesystem etabliert ist, beinhalten die Wertversprechen für einen
Plattformbetreiber potenziell u. a. ein tragfähiges Geschäftsmodell (ggf. als White Label
Lösung), Provisionen für die erfolgreiche Abwicklung, Vertriebskanäle und Kundenkontakt
(B2B) durch unterschiedliche Teilnehmer auf der Plattform. Auf Basis der Daten können
weiter datenbasierte Geschäftsmodelle (Auswertungen, Analysen) entwickelt und
Mehrwertdienstleistungen (z. B. Beratungsdienstleistungen) für die Plattformnutzer
angeboten werden.
3.3 Flex-Optionen
Grundsätzlich ist die Teilnahme einer Flex-Option in ALF dann möglich, wenn diese
Flexibilität über eine oder mehrere technische Einheiten zur Verfügung stellen kann.
Voraussetzung ist, dass die Anlagen gesteuert werden und somit ihre Leistung anpassen
können. Zudem müssen sie über einen eigenen Zählpunkt für Nachweis und
Dokumentation der Erbringung verfügen. Dafür sind eine Anbindung über das sog. Smart
Meter Gateway (SMGW) sowie eine Schnittstelle zur Datenübertragung erforderlich. Dies
kann über die sogenannte CLS-Schnittstelle (Controllable Local Systems) erfolgen oder
(v. a. für ältere Bestandsanlagen) über eine Steuerbox, welche das digitale Schaltsignal in
ein binäres Signal (wie heute aus dem Rundsteuerempfänger) umwandelt.
Die nötige Infrastruktur ist bislang (Stand Oktober 2018) allerdings nur als Testumgebung
vorhanden. Diese dient in erster Linie der technischen Evaluierung der neuen Infrastruktur
und basiert auf dem Einsatz vorläufiger, noch nicht zertifizierter Komponenten; die
erfassten Daten können somit auch nicht für abrechnungsrelevante Prozesse eingesetzt
Netzbetreiber können durch ALF flexibler auf Netzengpässe reagieren.
Flex-Anbieter profitieren v. a. von Zusatzerlösen und der aktiven Teilnahme an der Energiewende.
Die Rolle des Plattformbetreibers ist Gegenstand aktueller Untersuchungen.
Das Ziel von ALF ist u. a. die Integration kleiner Anlagen bei Nutzung der iMSys-Infrastruktur.
Aufbau und Funktion des Altdorfer Flexmarkts 13
werden. Eine zertifizierte und flächendeckend verfügbare Infrastruktur der intelligenten
Messsysteme (iMSys) wird erst im Zuge des Smart Meter Rollouts bereitgestellt.
Weiterführendes Wissen: iMSys und CLS
Ein „Smart Meter“ wird auch als intelligentes Messsystem bezeichnet (iMSys) und stellt
eine Kombination aus moderner Messeinrichtung (mME) und Smart Meter Gateway
(SMGW) dar. Um Anlagen aktiv steuern zu können, benötigt man neben einem iMSys auch
die notwendige Schnittstelle zur Flex-Option, die sog. CLS-Schnittstelle. Diese verbindet
das Gateway mit den Controllable Local Systems (CLS), also den steuerbaren Geräten
(u. a. Wechselrichter oder Wärmepumpe).
Weitere Informationen zu diesen Komponenten finden sich in /FFE-46 18/
Zur Teilnahme in ALF kommen eine Vielzahl von Flex-Optionen in Frage. Im Rahmen des
Projekts wurden zunächst potenzielle Flex-Optionen auf Basis einer Literaturrecherche
identifiziert. Diese Grundgesamtheit wurde auf Anlagentypen reduziert, die üblicherweise
in der Nieder- und Mittelspannung angeschlossen sind. Die Liste schränkt sich weiter ein,
wenn man diese auf die potenziell vor Ort in der Projektregion verfügbaren Flex-
Optionen reduziert (vgl. Abbildung 3-4).
Abbildung 3-4: Übersicht verschiedenster Flexbilitätsoptionen vom
Gesamtpotenzial über die konzeptionelle Betrachtung hin zu im
Feldversuch berücksichtigten Anlagen
Flex-Optionen können grundsätzlich in Anlagen mit und ohne aktiver Vermarktung
unterschieden werden. Diese Unterscheidung bezieht sich in erster Linie auf die
bisherigen Vermarktungsmöglichkeiten der Anlagen.
Anlagen ohne aktive Vermarktung sind in der Regel Letztverbraucher oder Prosumenten
mit Elektrofahrzeugen, Wärmepumpen oder PV-Anlagen. Die zugehörigen Flex-Anbieter
sind dabei aktuell nicht in der Lage, ihre Anlagen aktiv auf bestehenden Märkten
anzubieten. Für ALF wird ein Prozess geschaffen, um diese Anlagen auf der Plattform zu
aggregieren.
Gesamt
Anlagen mit aktiver Vermarktung (z. B. Biomasse-Anlagen, Wasserkraft, BHKW- / KWK-Anlagen, GHD-Anlagen, HEMS, Speicher, Windkraftanlagen)
Anlagen ohne aktive Vermarktung (z. B. PV-Anlagen, Wärmepumpen, Nachtspeicherheizung, E-Fahrzeuge, Hausspeicher-systeme)
Lastmanagement im Haushalt (z. B. Nachtspeicher-heizungen, Wärme-pumpen, Elektroboiler, Heizstab, el. Warm-wasseraufbereitung)
Lastmanagement in GHD (z. B. allgemeines Lastmanagement -Fokus Beleuchtung, Klimatisierung, Kühlhäuser, Kühlung –sonstiges, Wasserwerke)
Lastmanagement Industrie (z. B. Aluminiumindustrie, Chlorindustrie, Papierindustrie, Elektrostahlindustrie, Zementindustrie)
Konzeption(in Nieder- und Mittelspannung) Elektromobilität
Kraftwerke (z. B. Konventionelle Kraftwerke, KWK-Kraftwerke, Power-To-Heat Kraftwerke, Biogas-Anlagen)
Erneuerbare Energien (z. B. PV, Wind, Biogas, Wasserkraft, Geothermie)
Speicher (z. B. Pumpspeicherwerke, Druckluftspeicher, Batteriespeicher, Power-To-Gas)
…
Feldversuch(in Altdorf verfügbar)
Anlagen ohne Fahrplan(z. B. PV-Anlagen, Wärmepumpen, Nachtspeicherheizung, E-Fahrzeuge, Hausspeicher-systeme)
Anlagen mit Fahrplan(z. B. Biomasse-Anlagen, PV-Freiflächenanlagen)
Anlagen ohne aktive Vermarktung werden auf der Plattform aggregiert.
14 Aufbau und Funktion des Altdorfer Flexmarkts
Weiterführendes Wissen: Vom Prosumer zum Flexumer
Durch den dezentralen Ausbau erneuerbarer Energien entsteht zunehmend ein Wandel
der ursprünglich reinen Letztverbraucher. Da diese im neuen Energiesystem über
Erzeugungsanlagen, Speicher und Elektrofahrzeuge verfügen, leisten sie einen aktiven
Beitrag zur Energiewende. Aus den Begriffen „Consumer“ (engl. Verbraucher) und
„Producer“ (engl. Erzeuger) entstand so das Kunstwort „Prosumer“, um diese Akteure zu
beschreiben.
Diese Komponenten können perspektivisch zunehmend auch Flexibilität anbieten,
wodurch sich der Prosumer zum Flexumer weiterentwickelt.
Anlagen mit aktiver Vermarktung umfassen z. B. Biomasse-Anlagen, Großverbraucher,
Windkraftanlagen oder PV-Freiflächenanlagen. Entscheidend ist dabei nicht der
Anlagentyp, sondern die Fähigkeit des Flex-Anbieters, die Leistung der Flex-Option zu
prognostizieren und einen Angebotspreis zu hinterlegen. Diese Kenntnis resultiert aus
bestehenden Erfahrungen der Anlagenvermarktung.
Das folgende Kapitel 3.4 erläutert den Plattform-Prozess unter Berücksichtigung der
beiden genannten Varianten.
Aufbau und Funktion des Altdorfer Flexmarkts 15
3.4 Prozesse auf ALF
Im nachfolgenden Kapitel werden die Bestandteile von ALF erläutert und auf einzelne
Module näher eingegangen. Abbildung 3-5 zeigt einen Überblick der wichtigsten
Prozesse, die auf ALF abgebildet sind.
Abbildung 3-5: Ablauf-Diagramm der wesentlichen Prozesse von ALF
Flex-AnbieterALF
Flex-Nachfrager
Kontrahierungs-zeitraum (d)
Matching
Fahrplan-ermittlung
Abruf der Anlagen
Anlagen-steuerung
Dokumentation
Anlage der netztopologischen Zuordnungs- und Effektivitätsmatrix
Registrierung des Flex-Anbieters und
der Flex-Option
Verortung FlexOption
ANB weiteremit aktiver
Vermarktung
ohne aktive
Vermarktung
Vermarktungs-Freigabe
Angebots-einstellung
Mapping und Aggregation
Plattform Initialisierung und
Registrierung (d-x)
Day-Ahead-Prozess (d-1)
Settlement
Initialisierung der Plattform
Bestimmung der Flex-Nachfrage
Settlement
Bedarfs-Prognose
Anlegen der Flex-Option
Abrechnungs-zeitraum (d+x)
C1
E
F
G1
G2
H1
H2 H3
A1A2
B1B2
B3
D1
D2C3
C2
16 Aufbau und Funktion des Altdorfer Flexmarkts
3.4.1 Initialisierung
Die Initialisierung von ALF (A1) wird durch den Flex-Nachfrager angestoßen. Für die aktive
Nutzung der Plattform durch den Netzbetreiber muss zunächst eine netztopologische
Zuordnungsmatrix jedes Netzgebietes erstellt werden (A2), da ALF über keinerlei
Netzdaten verfügt. Diese bildet die netztechnischen Zusammenhänge jedes einzelnen
Netzanschlusspunktes zu jedem anderen Netzanschlusspunkt ab und ermöglicht eine
Zuordnung einzelner Flex-Optionen in die Netzstruktur. Abbildung 3-6 zeigt hierzu ein
vereinfachtes Beispiel. Die Übermittlung und Aktualisierung dieser Zuordnungsmatrix
kann zu jedem Zeitpunkt erfolgen.
Abbildung 3-6: Die netztopologische Zuordnungsmatrix
Tritt beispielsweise eine Überlastung des Transformators (n0) auf, können alle
Netzanschlusspunkte im Netzgebiet dieses Problem potenziell lösen (blaue Markierung).
Tritt hingegen eine lokale Netzbelastung durch zu hohe Last im Netzstrang zwischen den
Netzanschlusspunkten n2 und n3 auf, so kann nur die flexible Ladesäule (n3) den
Netzengpass lösen.
Neben der netztopologischen Zuordnungsmatrix ist es nötig, die technische Wirksamkeit
der verbundenen Netzanschlusspunkte zueinander zu hinterlegen. Dies ist vor allem dann
relevant, wenn Netze vermascht sind oder mehrere Übergabepunkte in das überlagerte
Netz vorhanden sind.
Über eine Effektivitätsmatrix kann ALF später die Angebote gewichten und wirksame
Flexibilität für einen Engpass berücksichtigen. Die zugrundeliegende Wirksamkeit
einzelner Netzanschlusspunkte auf alle anderen Netzanschlusspunkte muss je
Netztopologie berechnet und der Plattform übergeben werden. Die Netztopologie kann
sich durch netzbezogene Maßnahmen verändern.
n4
n1
n2
n3
n0 n1 n2 n3 n4
n0 1 1 1 1 1
n1 1 1 1 1 0
n2 1 1 1 1 0
n3 1 1 1 1 0
n4 1 0 0 0 1
Netzgebiet Netztopologische
Zuordnungsmatrix
n0
Auf ALF werden keine Netzdaten gespeichert.
Flex-Angebote werden nach ihrer Wirksamkeit auf den Engpass gewichtet.
Aufbau und Funktion des Altdorfer Flexmarkts 17
3.4.2 Registrierung
Die Registrierung der Flex-Anbieter (B1) kann ebenfalls zu beliebiger Zeit geschehen und
umfasst Angaben zur Person sowie Anschrift und Rechnungsadresse. Zudem können je
Anbieter mehrere Flex-Optionen angelegt werden. Dies ist v. a. dann relevant, wenn ein
Anbieter beispielsweise über eine PV-Anlage, ein Elektrofahrzeug, einen Hausspeicher
und eine Wärmepumpe verfügt, welche jeweils individuell gesteuert werden können. Für
die Registrierung der Flex-Optionen sind einige individuelle technische Angaben
erforderlich. ALF ist jedoch so konzipiert, dass gerade bei Kleinanlagen auch Personen
ohne energietechnisches Fachwissen diese ausfüllen können. Demnach verfügt die
Plattform über Tipps und Infos zu den jeweils notwendigen Daten (vgl.
Netzanschlussvertrag oder Typenschild). Inwiefern sich dies in der Praxis bestätigt, soll im
Feldversuch getestet werden.
Nachdem Flex-Optionen angelegt wurden, erhält der jeweilige Anschlussnetzbetreiber
relevante Informationen, um diese innerhalb seines Netzgebietes zu verorten und einem
Netzanschlusspunkt zuzuweisen (B2). Auf Basis der Zuordnung kann die Flex-Option
später über die Effektivitätsbewertung für einen eingestellten Flex-Bedarf ausgewählt
werden.
Sind diese Schritte erfolgt, werden die Flex-Optionen für die Vermarktung freigeschaltet
und können auf ALF genutzt werden (B3).
3.4.3 Angebotseinstellung und Freigabe
Die Angebotseinstellung muss für die zwei Arten von Flex-Optionen grundsätzlich
unterschieden werden.
Flex-Optionen ohne aktive Vermarktung
ALF dient dem Zweck, kleine Erzeugungs- und Verbrauchsanlagen und deren Flexibilität
für die Netze zu nutzen. Diese Anlagen sind jedoch nicht in der Lage, eigene Prognosen
oder individuelle Fahrpläne zu liefern. Ihr Einsatz und ihre Verfügbarkeit sind stattdessen
nur stochastisch.
Da für das Matching von Flex-Nachfrage und Flex-Angebot (vgl. Abschnitt 3.4.6) eine
definierte Leistung zu einem gewissen Zeitschritt nötig ist, wird mit diesen Anlagen eine
Aggregation und Verfügbarkeitsermittlung durchgeführt. Die verfügbare Flexibilität wird
unter Berücksichtigung von Randbedingungen auf ALF quantifiziert, da sie selbst nicht
dazu in der Lage sind. Die Prognose erfolgt erst nach Auswahl aller für den Flex-Bedarf
in Frage kommenden Flex-Optionen unter Einbeziehung deren Wirksamkeit (vgl.
Mapping, Abschnitt 3.4.4).
Um die Einstiegshürde möglichst gering zu halten, wird die Freigabe der Flex-Option
ohne aktive Vermarktung als sog. Langzeitkontrahierung durchgeführt. Der Aufwand für
die Teilnahme an ALF ist daher für Kleinstanlagen nur einmal durch die Registrierung
gegeben (C1). Expertenwissen ist hierfür nicht notwendig.
Der ANB ordnet neu angelegte Flex-Optionen einem Netzanschlusspunkt zu.
Flex-Optionen ohne aktive Vermarktung haben durch Langzeitkon-trahierung nur sehr geringen Aufwand.
18 Aufbau und Funktion des Altdorfer Flexmarkts
Flex-Optionen mit aktiver Vermarktung
Diese Flex-Optionen verfügen über bereits im Vorfeld geplante Arbeitspunkte, die sog.
Baseline (C2). Sie werden beispielsweise für den Stromhandel, direkte Lieferverträge oder
das Bilanzkreismanagement benötigt. Dabei handelt es sich sowohl um Anlagen für deren
Einsatz ein Einsatzverantwortlicher entscheidet (> 10 MW Nettonennleistung), als auch
um direkt oder über einen Aggregator vermarktete Anlagen. Da es sich hierbei i. d. R. um
Experten handelt, können diese auch beurteilen innerhalb welcher technischer oder
wirtschaftlicher Randbedingungen die Anlage für eine bestimmte Zeit ihre Leistung
steigern oder reduzieren kann.
Die Flex-Anbieter solcher Anlagen können daher ihr Flex-Angebot in Form eines
Fahrplans auf der Plattform hochladen und Flexibilität individuell anbieten (C3). Auch
können sie ihren Preis für die Flexibilitätserbringung jeweils festlegen und so individuelle
Fahrplanprodukte anbieten.
3.4.4 Bedarfsprognose und Nachfrageeinstellung
Auf Basis digital abgebildeter Netze sowie Last- und Erzeugungsprognosen können
Netzbetreiber ihre Netze simulieren, um etwaige Engpässe zu ermitteln (D1).
Die Marktprozesse auf ALF werden am Tag vor der Erbringung durchgeführt; es handelt
sich also um einen sog. Day-Ahead Prozess. Demnach ist die Ermittlung des
Flexibilitätsbedarfs durch den Netzbetreiber sowie die Übergabe an die Plattform
spätestens am Vortag notwendig. Die ermittelte Nachfrage muss in Form eines
Leistungswertes inklusive der Netzzuordnung (in Form des betroffenen Netzknotens),
eines Erbringungszeitpunktes, einer Erbringungsdauer und eines Maximalpreises durch
den Netzbetreiber am Vortag auf ALF eingestellt werden (D2).
In dieser Form ist ALF dafür gedacht, Betriebsplanungsprozesse zu verbessern. Sollten im
Laufe eines Tages im Rahmen der Betriebsführung kurzfristig Netzengpässe auftreten, ist
die Plattform nach derzeitiger Ausgestaltung nicht das geeignete Instrument. In diesem
Fall muss weiterhin auf Notfallmaßnahmen wie Einspeisemanagement oder kurativen
Redispatch durch die Netzbetreiber zurückgegriffen werden.
3.4.5 Mapping und Aggregation
Nachdem die Flex-Nachfrage an die Plattform übergeben wurde, findet das sog. Mapping
statt (E). Dies bezeichnet die Auswahl aller Flex-Optionen, welche gemäß der
netztopologischen Zuordnungsmatrix einen Einfluss auf den Netzknoten haben, für den
ein Bedarf ausgewiesen wurde. Zudem erfolgt eine Berechnung des effektiven Einflusses
einer Flex-Option bezüglich des konkreten Netzengpasses. /FFE-35 18/
Für alle Anlagen ohne aktive Vermarktung eines Typs (z. B. Wärmepumpe) erfolgt – nach
erfolgreicher Auswahl aller Anlagen mit einer Wirksamkeit auf den Netzengpass – eine
Verfügbarkeitsabschätzung. Das Ergebnis dieser Berechnung ist die mit einer gewissen
Mindestwahrscheinlichkeit verfügbare Leistung aller aggregierter Anlagen, die für einen
Netzengpass in Frage kommen.
Flex-Optionen mit aktiver Vermarktung können sowohl Preis als auch Leistung und Rand-bedingungen an ALF übergeben.
ALF aggregiert und prognostiziert Verfügbarkeit und Leistung von Anlagen ohne aktive Vermarktung.
ALF ersetzt keine Notfallmaßnahmen, sondern verbessert die Betriebsplanung.
Aufbau und Funktion des Altdorfer Flexmarkts 19
Die Ergebnisse des Mappings und der Aggregation sind folglich alle für die Lösung eines
Netzengpasses in Frage kommenden Flex-Optionen inklusive zeitdiskreter
Leistungswerte auf Basis ihrer netztechnischen Effektivität. Diese Daten werden
zusammen mit den Kosten und spezifischen Randbedingungen ins Matching übergeben.
3.4.6 Matching
Eine Herausforderung der Plattform ist es, kosteneffizient Flex-Angebot und Flex-Bedarf
im sog. Matching zu allokieren (F). Dies wird vor allem dadurch erschwert, da Flex-
Optionen über gewisse Randbedingungen verfügen und mehrere Nachfrager gleichzeitig
oder zeitversetzt Flexibilität benötigen.
Um eine bestmögliche Zuordnung von Angebot und Nachfrage zu erreichen, nutzt die
Plattform eine gemischt-ganzzahlige Optimierung unter Berücksichtigung der
hinterlegten Randbedingungen, effektiven Leistung und Kosten. Diese Optimierung
erfolgt für den gesamten Tag und gewährleistet eine kostenoptimale Nutzung der
vorhandenen Flexibilität.
Nach erfolgreicher Zusammenführung von Flex-Angebot und Flex-Bedarf werden der
Abruf der Flex-Optionen kontrahiert und alle Beteiligten über das erfolgreiche Matching
in Kenntnis gesetzt.
3.4.7 Anlagenabruf
Der Abruf der kontrahierten Flex-Optionen zum Zeitpunkt der Erbringung erfolgt direkt
von der Plattform. Für Anlagen mit aktiver Vermarktung wird von der Plattform ein
angepasster Fahrplan erstellt und an den Flex-Anbieter übergeben (G1). Bei direkter
Steuerung von Anlagen ohne aktiver Vermarktung nutzt die Plattform den Service eines
aktiven externen Marktteilnehmers. Dieser baut zum Zeitpunkt des Abrufes einen CLS-
Kanal zu den Smart Meter Gateways der jeweiligen Flex-Optionen auf (G2).
Weiterführendes Wissen: externer Marktteilnehmer
Die Datenerhebung, -verarbeitung und -nutzung im Rahmen der Smart Meter
Infrastruktur ist nicht für jeden beliebig möglich. Manche Parteien (wie z. B. Netzbetreiber,
Messstellenbetreiber oder Energielieferanten) sind explizit nach Messstellenbetriebsgesetz
(MsbG) für den Umgang mit Daten berechtigt, da sie diese für die Erfüllung ihrer Aufgaben
benötigen. Dies trifft nicht auf andere Zwecke oder Akteure zu. Alle nicht im Gesetz explizit
genannten Parteien werden unter dem Begriff „externe Marktteilnehmer“ firmiert. Je
nachdem ob diese nur passiv Daten auslesen möchten oder aktiv auch Anlagen schalten,
sind sie an unterschiedlich anspruchsvolle Vorgaben bzgl. der IT-Sicherheit und des
Datenschutzes gebunden. Zudem benötigen diese laut § 49 Abs. 2 MsbG für ihre
Tätigkeiten eine Einwilligung des Anschlussnutzers.
Das Matching auf der Plattform erfolgt über eine gemischt-ganzzahlige Optimierung.
20 Aufbau und Funktion des Altdorfer Flexmarkts
3.4.8 Settlement
Mittels Tarifanwendungsfällen können z. B. Messwerte im Bedarfsfall (TAF 6) oder die IST-
Einspeisung (TAF 9) abgerufen werden, um die Erbringung der Flexibilität auch
nachweisen zu können (H1). So kann der Abruf dokumentiert und in einem
Erbringungsnachweis für die Abrechnung überführt werden. Auch Regulierungsorgane
können diese Daten erhalten, um ähnlich wie im Zuge von bestehenden Prozessen
(REMIT) die Marktaktivitäten zu überwachen.
Weiterführendes Wissen: Tarifanwendungsfälle
Bei Tarifanwendungsfällen (TAF) handelt es sich um standardisierte Prozesse, die eine
Interaktion zwischen dem Smart Meter Gateway und schaltberechtigten Stellen
(z. B. Netzbetreiber, Messstellenbetreiber oder externer Marktteilnehmer) ermöglichen.
Dabei werden v. a. häufig benötigte Prozesse als TAF standardisiert. Diese umfassen u. a.
datensparsame und zeitvariable Tarife (TAF 1 & 2), das Ablesen von Zählerständen (TAF 6),
dem Abruf der IST-Einspeisung (TAF 9) und dem Abruf von Netzzustandsdaten (TAF 10).
/BSI-03 13/ Zu Beginn des Smart Meter Rollouts werden lediglich ein Teil der TAF
verfügbar sein (TAF 1, 2, 6 und 7). /PTB-01 14/
Zudem erhalten alle beteiligten Akteure Informationen über die erfolgreiche
Leistungserbringung. Die Plattform stößt überdies die Rechnungsstellung an und fordert
die Nachfrageseite zur Zahlung auf (H2, H3).
Über Tarifanwendungs-fälle kann die Flex-Erbringung nachgewiesen und dokumentiert werden.
Fazit & Ausblick 21
4 | Fazit & Ausblick
Der Altdorfer Flexmarkt stellt ein neues Instrument für marktbasiertes
Engpassmanagement dar. Verteilnetzbetreiber erhalten durch ALF ein Mittel, in ihrer
Betriebsplanung flexibel auf Netzengpässe zu reagieren und somit seltener auf
Notfallmaßnahmen zugreifen zu müssen. Durch die Erschließung lokal verorteter
Flexibilität können die Netze besser ausgelastet und Einspeise- und Verbrauchsspitzen
reduziert werden. Dadurch können mehr erneuerbare Energien und neue Verbraucher
ins Netz integriert werden, ohne das Netz auf das „letzte Kilowatt“ auszubauen oder
erneuerbare Energien durch Einspeisemanagement regelmäßig drosseln zu müssen.
Somit schafft es einen aktiven Beitrag zur Erreichung der Ziele der Energiewende.
Durch den einfachen Zugang wird auch kleinteiligen Flex-Optionen die Möglichkeit
geboten, einen Beitrag zu leisten. Flex-Anbieter werden dadurch zudem neue
Erlöspotenziale geboten.
ALF wird im weiteren Verlauf des Projektes C/sells (www.csells.net) gemeinsam von der
Forschungsstelle für Energiewirtschaft e. V. und der Bayernwerk Netz GmbH in Altdorf bei
Landshut umgesetzt. Ziel ist es, dadurch wertvolle Erkenntnisse für alle Beteiligten und
das Energiesystem der Zukunft zu gewinnen und gemeinsam mit den Bürgern von Altdorf
die Energiewende mitzugestalten. /FFE-32 18/
Die Ergebnisse sollen als Musterlösung dienen, welche als skalierte Lösung großflächig
eingesetzt werden kann, um langfristig fester Bestandteil des Energiesystems zu werden.
Abbildung 4-1 zeigt den angestrebten Zeitplan und die wichtigsten Aspekte bei der
Umsetzung des Altdorfer Flexmarkts bis zum Projektabschluss Ende 2020 dar.
Abbildung 4-1: Zeitplan für die Umsetzung des Altdorfer Flexmarkts
Konzeptionelle Ausgestaltung der Plattform und Funktionsbeschreibung
Festlegung der Plattform-architektur und Anbindung an die iMSys-Struktur
Aufsetzen der Plattform und Review der Architektur
Implementierung der Plattform für die Probanden in Altdorf
von marktbasierten Engpass-management
Konzeptionelle
Ausgestaltung
der Plattform
Festlegung der
Plattform-
architektur und
Anbindung an
die iMSys-
Struktur
Aufsetzen der
Plattform,
Demobetrieb
und Review
der Architektur
Implementierung
der Plattform für
die Probanden in
Altdorf und
Umsetzung von
marktbasiertem
Engpass-
management
Auswertung des
Plattform-
konzeptes und
Ableitung von
Handlungs-
empfehlungen
Pro
jekts
tart
20
17
20
18
20
19 2
02
0
Pro
jekte
nd
e
22 Literaturverzeichnis
5 | Literaturverzeichnis
BMWI-119 17 Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi): Schaufenster
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BSI-03 13 Technische Richtlinie BSI TR-03109-1 - Anforderungen an die
Interoperabilität der Kommunikationseinheit eines intelligenten
Messsystems. Bonn: Bundesamt für Sicherheit in der
Informationstechnik (BSI), 2013.
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(Archived by WebCite® at http://www.webcitation.org/72LkM0abb);
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MÜL-02 18 Müller, Mathias et al.: Dezentrale Flexibilität für lokale
Netzdienstleistungen - Eine Einordnung des Flexibilitätsbegriffs als
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PTB-01 14 PTB-Anforderungen Smart Meter Gateway. Braunschweig:
Physikalisch Technische Bundesanstalt, 2014.
STEG-01 08 Steger, Ulrich: Die Regulierung elektrischer Netze - Offene Fragen und
Lösungsansätze. Berlin, Heidelberg: Springer Verlag, 2008