Berechnungsansätze für Netznutzungsentgelte zur Beeinflussung des Lastverlaufs in der Verteilernetzebene

Illing, Björn GND

Dominated by the energy policy the decentralized German energy market is changing. One mature target of the government is to increase the contribution of renewable generation to the gross electricity consumption. In order to achieve this target disadvantages like an in-creased need for capacity management occurs. Load reduction and variable grid fees offer the grid operator solutions to realize capacity management by influencing the load profile. The evolution of the current grid fees towards more causality is required to adapt these approaches. Two calculation approaches are developed in this assignment. On the one hand multivaria-ble grid fees keeping the current components demand and energy charge. Additional to the grid costs grid load dependent parameters like the amount of decentralized feed-ins, time and local circumstances as well as grid capacities are considered. On the other hand the grid fee flat-rate which represents a demand based model on a monthly level. Both ap-proaches are designed to meet the criteria for future grid fees. By means of a case study the effects of the grid fees on the load profile at the low voltage grid is simulated. Thereby the consumption is represented by different behaviour models and the results are scaled at the benchmark grid area. The resulting load curve is analyzed concerning the effects of peak load reduction as well as the integration of renewable energy sources. Additionally the combined effect of grid fees and electricity tariffs is evaluated. Finally the work discusses the launching of grid fees in the tense atmosphere of politics, legislation and grid operation.Results of this work are two calculation approaches designed for grid operators to define the grid fees. Multivariable grid fees are based on the current calculation scheme. Hereby demand and energy charges are weighted by time, locational and load related dependen-cies. The grid fee flat-rate defines a limitation in demand extraction. Different demand levels can be chosen by the grid user. The use of these models leads to load reduction as well as load shifting. Achieved results confirm the possibility to force grid optimized be-haviour by economic incentives. Both approaches offer potential to reduce peak load but not to achieve different targets simultaneously. In combination with electricity tariffs these effects are weakened. The concluding outcome states that, assuming the supplier is responsible for controlling energy and the grid operator for demand, the new grid fee approaches are an appropriate tool for the grid operator to influence the load curve within his grid area.

Geprägt durch die Energiepolitik unterliegt der liberalisierte Strommarkt in Deutschland ständigen Veränderungen. So werden z.B. im Rahmen der Energiewende die Ziele der Steigerung der Energieeffizienz, der Senkung der CO2-Emissionen sowie der Erhöhung des Anteiles der regenerativen Energieerzeugung am Bruttostrombedarf verfolgt. Den Vor-teilen einer verbesserten Integration von regenerativer Erzeugung stehen nicht zu vernach-lässigende Nachteile wie beispielsweise ein erhöhter Bedarf an Netzkapazitätsmanagement gegenüber. Möglichkeiten zur Realisierung eines Netzkapazitätsmanagement sind u.a. die Leistungsreduktion von Verbrauchern sowie variable Netzentgelte zur Bewirtschaftung knapper Netzkapazitäten. Über beide Ansätze erhält der Verteilernetzbetreiber (VNB) die Möglichkeit der Beeinflussung des Lastverlaufes in seinem Netzgebiet. Die Umsetzung dieser Ansätze wird durch eine Weiterentwicklung der Netzentgeltsystematik hin zu verur-sachungsgerechten Netzentgelten erreicht. In dieser Arbeit werden zwei Berechnungsansätze für Netzentgelte entwickelt. Zum einem sind dies multivariable Netznutzungsentgelte unter Beibehaltung der Komponenten Leis-tungs- und Arbeitspreis, welche neben den Netzkosten auch netzlastabhängige Faktoren wie die Höhe der dezentralen Einspeisung, zeitliche und geografischen Gegebenheiten sowie Netzkapazitäten berücksichtigen. Zum anderen ist dies die Netzentgelt-Flatrate, wel-che ein reines Leistungspreismodell darstellt und die Netznutzung über einen monatlichen Festpreis abrechnet. Beide Ansätze sind so gestaltet, dass sie den Kriterien für zukünftige Netznutzungsentgelte, welche als Teil der Arbeit bestimmt werden, entsprechen. Anhand einer Fallstudie werden die Auswirkungen der entwickelten Netzentgeltsystematiken auf den Lastfluss in der Niederspannungsebene simuliert. Dazu wird das Verbrauchsverhalten mit Hilfe von Kundenverhaltensmodellen abgebildet und die Ergebnisse auf das Referenz-netzgebietes der Fallstudie skaliert. Der resultierende Lastverlauf wird auf Effekte hin-sichtlich der Spitzenlastreduktion sowie der Integration von Erzeugungsanlagen mit fluk-tuierender Einspeisung untersucht. Zusätzlich wird die kombinierte Wirkung von Netzent-gelt und Stromtarif bezüglich der genannten Untersuchungsparameter bewertet. Abschlie-ßend erfolgt eine Auseinandersetzung mit der Problematik der Umsetzung von Netzentgel-ten im Spannungsfeld von Politik, Rechtsprechung und Netzbetriebsführung.Als Ergebnisse der Arbeit stehen auf der einen Seite zwei Berechnungsmethoden für Netz-betreiber zur Ermittlung der Netzentgelte. Die multivariablen Netzentgelte basieren auf dem aktuellen Berechnungsschema, gewichten dabei Arbeits- und Leistungspreis anhand von zeitlichen, örtlichen und lastbezogenen Abhängigkeiten. Die Netzentgelt-Flatrate defi-niert verschiedene Leistungsbänder, welche der Netznutzer wählen kann und wodurch er eine Begrenzung der Leistungsentnahme erfährt. Die Anwendung der Verfahren führt zu Lastreduktionen und –verschiebungen auf Seiten der Netznutzer. Auf der anderen Seite werden Ergebnisse erzielt, die belegen, dass über die Anreizsteuerung netzoptimales Ver-brauchsverhalten gefördert werden kann. Beide Ansätze besitzen Potenzial zur Reduzie-rung der Spitzenleistungen im Netz, ermöglichen jedoch keine simultane Umsetzung diffe-renzierter Ziele. Im Zusammenspiel mit variablen Stromtarifen treten die oben genannten Effekte in abgeschwächter Form auf.Übergreifend lässt sich festhalten, dass unter Aufteilung der Zuständigkeiten – der Liefe-rant beeinflusst den Energieverbrauch, der Netzbetreiber die Leistungsentnahme – die neu-en Netzentgeltansätze als Steuerungsinstrument des Netzbetreibers zur Beeinflussung des Lastverlaufes geeignet sind.

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Illing, Björn: Berechnungsansätze für Netznutzungsentgelte zur Beeinflussung des Lastverlaufs in der Verteilernetzebene. 2014.

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