Von Smart-Meter-Daten zum Netzlastgang

Themenbereich 3 – Strom-, Wärme- und Hybridnetze

Vortrag im Rahmen der IEWT Wien am 16. Februar 2017

Motivation und zentrale Fragestellung

Die Umgestaltung des Stromsektors fordert zunehmende Flexibilität sowohl von Verbrauchern als auch von Erzeugern. Damit diese Flexibilität sowohl verbraucherseitig als auch erzeugerseitig bereitgestellt und genutzt werden kann, ist eine möglichst detaillierte Kenntnis und Prognose der Einspeise- und Verbrauchscharakteristika notwendig. Erzeugerseitig verbessern sich die Prognosen der volatilen Einspeiser stetig. Verbraucherseitig besteht die Aussicht, über einen breiten Roll-out von Smart-Metern die aktuelle, kurzfristige, aber auch langfristige Entwicklung des Verbrauchs detaillierter abbilden zu können. Smart Meter messen jedoch Lastgänge einzelner Kunden, während auf Verteilnetzebene und auch auf Übertragungsnetzebene Summenlastgänge ganzer Netzstränge bzw. Verteilnetze benötigt werden. Bereits in [1] wurde gezeigt, dass die Auswahl der Messstellen essentiell für repräsentative Ergebnisse ist. Daher wird analysiert, wie valide eine Aggregation einzelner Lastgänge zu einem Summenlastgang ist, wie viele Messpunkte notwendig sind und welche Probleme sich bei einer Übertragung auf andere Netzgebiete ergeben.

Methodische Vorgangsweise

Es liegen die zeitaufgelösten Verbrauchsdaten verschiedener gemessener Haushalte und verschiedener Netzstränge mit ausschließlich Haushaltskunden in Deutschland vor. In einem ersten Schritt wird aus den Daten der gemessenen Haushalte ein Gesamtlastgang erstellt. Da dieser für die gemessenen Haushalte einen validen Summenlastgang darstellt, wird untersucht, durch welche Zusammensetzung einer Teilmenge der Einzellastgänge der Summenlastgang mit dem geringsten Fehler erstellt werden kann. Hierfür werden verschiedene Zusammensetzungen der Einzellastgänge gewählt und durch gemischt ganzzahlige lineare Optimierung für verschiedene Zeitspannen die bestmögliche Linearkombination der Einzelprofile bestimmt. In einem zweiten Schritt wird untersucht, wie groß die Abweichung bei Variation des betrachteten Zeitraums und Variation des betrachteten Netzgebiets ist. In diesem Fall werden anstelle des vorher berechneten Summenlastgangs verschiedene gemessene Lastgänge gesetzt, die sowohl regional als auch zeitlich von den Smart-Meter-Daten abweichen. Für diesen Fall wird ebenfalls die fehlerminimierende Kombination der Einzellastgänge berechnet und mit dem Sollwert verglichen.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Während sich bei der Nachbildung des Summenlastgangs durch die verschiedenen Kombinationen der einzelnen Haushaltsprofile ergibt, dass die Auswahl gegenüber dem aufsummierten Wert geringe Abweichungen aufweist, ergeben sich bei einem zeitlichen und regionalen Übertrag deutliche Unterschiede.
In Abbildung 1 sind exemplarisch die Korrelationskoeffizienten zwischen den Jahreslastgängen einzelner Verbraucher und den aufsummierten Lastgängen der Verbraucher aufgezeigt. Während der blaue Balken Korrelationen der Einzellastgänge mit den Summenlastgang darstellt, ist in Rot der Summenlastgang vom ersten bis zum n-ten Haushalt dargestellt. Es wird deutlich, dass die Güte des jeweiligen Summenlastgangs stark von der Korrelation der jeweiligen Einzellastgänge zum Gesamtlastgang abhängt. Im aufgeführten Extremfall ergibt sich beispielsweise bei der Kombination von zehn Haushalten ein Korrelationskoeffizient von 0,8. Eine Optimierung der Auswahl der Einzellastgänge kann somit die benötigten Messdaten reduzieren, um einen repräsentativen Summenlastgang abbilden zu können. Über die Auswahl der gezogenen Haushalte und die Einteilung dieser in verschiedene Verbraucherklassen können typische Verbraucher identifiziert werden, die bereits im Vorgang eine optimale Auswahl der Messpunkte erlauben.

Beispiel Summenlast und ausgewählte Einzellastgänge 
Abbildung 1: Beispiel Summenlast und ausgewählte Einzellastgänge, Daten nach [2]

Literatur
[1]    Hinterstocker, Michael; von Roon, Serafin: „Bewertung des langfristigen Einsparpotenzials durch Smart Meter und begleitende Energieberatung in Haushalten“ - Paper für das 14. Symposium Energieinnovation 2016 der TU Graz vom 10. – 12. Februar 2016
[2]    Samweber, Florian; Köppl, Simon: Laufendes Projekt: Merit Order des Netzausbaus im Jahr 2030 (MONA 2030) - Systemübergreifender Vergleich von netzoptimierenden Maßnahmen, München: Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. (FfE), 2017

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