PVEV – PV-Hochrechnung mit Eigenverbrauch

Zuverlässige Hochrechnungen und Prognosen der Einspeisung von Strom aus Photovoltaikanlagen sind notwendig, um einen hohen Bedarf an Regelenergie zu vermeiden und den sicheren Netzbetrieb kosteneffizient zu gewährleisten. Eine zunehmende Herausforderung stellt dabei die stetige Zunahme von PV-Eigenverbrauch dar, kombiniert mit Batteriespeichern und flexiblen Verbrauchern, die zunächst für die lokale Eigenverbrauchsmaximierung genutzt werden. Diese Entwicklung wird zu grundlegenden Veränderungen von PV-Einspeise-Profilen führen.

In PVEV entwickelt das Fraunhofer ISE zusammen mit den Projektpartnern Algorithmen zur zuverlässigen Hochrechnung der PV-Einspeisung auch bei stark zunehmendem PV-Eigenverbrauch.

Die im neuen Koalitionsvertrag beschlossenen Ausbauziele von ca. 200 GW_P Photovoltaik bis 2030, die zur Hälfte durch Installation von PV-Dachanlagen erreicht werden sollen (»verpflichtend auf gewerblichen Neubauten und in der Regel bei privaten Neubauten«), werden die Entwicklung in Richtung PV-Eigenverbrauch stark beschleunigen. Die heutigen operativen PV-Hochrechnungs- und Prognosesysteme modellieren Eigenverbrauchseffekte aggregiert über das jeweilige Netzgebiet auf Basis von Langzeitdaten zum typischen Jahres- und Wochengang. Für eine zunehmende Flexibilisierung des PV-Eigenverbrauchs wird dieser empirische Ansatz aber nur bedingt sensitiv sein. Es ist daher zu erwarten, dass mit den heutigen Hochrechnungs-Systemen bereits in naher Zukunft die PV-Einspeisung in das Stromnetz nicht mehr in ausreichender Qualität beschrieben werden kann.

Eine wesentliche Herausforderung für die Hochrechnung der PV-Einspeisung ist die aktuelle Datenlage. Lokale Messungen von PV-Erzeugung, -Einspeisung und Verbrauch als alleinige Datenquelle sind für eine ausreichend detaillierte Bestimmung von PV-Eigenverbrauch mit lokalem Energiemanagement bisher nicht ausreichend verfügbar. Daher verfolgt das Projektkonsortium einen modellbasierten Ansatz.

Das Bottom-Up-Modellsystem PV-Eigenverbrauch für die Regelzone des assoziierten Partners TransnetBW besteht aus den folgenden Komponenten:

• Satellitenbasierte Modellierung der PV-Erzeugung mit parametrischen Simulationsmodellen
• Stochastische Modellierung unterschiedlicher Verbrauchstypen (private Haushalte, Gewerbe-, Handels- und Dienstleistungsbetriebe sowie Industrie)
• Berücksichtigung von lokalem Energiemanagement, u.a. Batterieheimspeicher und batterieelektrische Fahrzeuge. Es werden verschiedene Ausbauszenarien untersucht.

Auf Basis des Modellsystems werden die eigentlichen Hochrechnungsalgorithmen entwickelt. Diese werden so konzipiert, dass die Ergebnisse physikalisch interpretierbar sind. Damit kann in der Systemführung und im Handel im Bedarfsfall kurzfristig manuell nachgesteuert werden. Die Methodik soll außerdem eine dynamische, vollautomatisierte Anpassung an reale Trends erlauben, wie den Zubau von PV-Anlagen oder Batteriespeichern. Die entwickelten Algorithmen und Software sollen bei der TransnetBW GmbH für die Anwendung im operationellen Betrieb evaluiert werden.