Geschäftsmodelle und Aggregationskonzepte zur Einbindung von Haushalten in Regionale Virtuelle Kraftwerke - Gefördert durch: TU Graz
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Geschäftsmodelle und Aggregationskonzepte zur
Einbindung von Haushalten in Regionale Virtuelle
Kraftwerke
Johannes Fleer, Sascha Birk, Thorsten Schneiders, Wilhelm Kuckshinrichs
16. Symposium Energieinnovation | Graz, 14.02.2020
Gefördert durch:Hintergrund und Motivation
Transformation des Regionale Virtuelle
Fragestellungen
Energiesystems Kraftwerke
• zunehmend dezentrale und • Virtuelles Kraftwerk (VKW) = • Wie lassen sich
volatile Stromerzeugung zentrale Steuerung Geschäftsmodelle für
durch erneuerbare Energien dezentraler Erzeugungs- Regionale Virtuelle Kraftwerke
einheiten, Speichersysteme identifizieren?
• Elektrifizierung des Wärme-
und Lasten • Wie können Haushalte in
und Verkehrssektors führt zu
höherer Stromnachfrage in den • Digitalisierung ermöglicht die Virtuelle Kraftwerke
Verteilnetzen Einbindung von Anlagen mit eingebunden werden?
geringeren Nennleistungen als • Wie läuft das Zusammenspiel
• Synchronisierung von bisher der einzelnen Akteure?
Stromangebot und -nachfrage
• Regionales VKW bietet die • Wie erfolgt die Aggregation
notwendig
Möglichkeit, dezentrale der Komponenten zum
Erzeugungseinheiten, Virtuellen Kraftwerk?
Speichersysteme und Lasten in
die vorhandenen Spot- und • Welche Entwicklungspotentiale
Regelleistungsmärkte bestehen für neue, digitale
einzubinden und Verteilnetze Geschäftsfelder?
gezielt zu entlasten
Geschäftsmodelle und Aggregationskonzepte zur Einbindung von Haushalten in Regionale Virtuelle Kraftwerke | Graz, 14.02.2020Das Regionale Virtuelle Kraftwerk
Mittelspannung Niederspannung
Geschäftsmodelle und Aggregationskonzepte zur Einbindung von Haushalten in Regionale Virtuelle Kraftwerke | Graz, 14.02.2020 3Das Geschäftsmodell als Analyserahmen
− keine einheitliche Definition des Begriffs Geschäftsmodell (engl. business model)
− enthält unterschiedliche ‚Aspekte‘ (Stähler, 2002) bzw. ‚Dimensionen‘ (Schallmo, 2013)
Nutzendimension Wertschöpfungs-
Kundendimension
‚value proposition‘ dimension
• Kundensegmente • Leistungen • Prozesse
• Kundenkanäle • Nutzen • Fähigkeiten
• Kundenbeziehungen • Ressourcen
Finanzdimension Partnerdimension
• Partner
• Erlöse
• Partnerkanäle
• Kosten
• Partnerbeziehungen
Stähler, P. (2002). Geschäftsmodelle in der digitalen Ökonomie. Merkmale, Strategien und Auswirkungen. Josef Eul Verlag. Lohmar, Köln
Schallmo, D. R. A. (2013). Geschäftsmodelle erfolgreich entwickeln und implementieren. Springer. Berlin, Heidelberg
Geschäftsmodelle und Aggregationskonzepte zur Einbindung von Haushalten in Regionale Virtuelle Kraftwerke | Graz, 14.02.2020 4Kunden- und Nutzendimension
Kunden, Bedürfnisse und Nutzen, Produkte und Leistungen im Virtuellen Kraftwerk
Kunden Nutzen Leistung/Produkt
Primärregelleistung
standardisierte
Produkte auf
Frequenzhaltung Sekundärregelleistung den Spot- und
Regelleistungs-
ÜNB Betriebsführung Minutenreserve märkten
VNB Spannungshaltung abschaltbare Lasten
Versorgungswiederaufbau Redispatch
VKW
Blindleistungsbereitstellung
langfristige Lieferverträge
EVU
OTC-Handel
Industriebetriebe
Versorgung mit
Day-Ahead-Handel
elektrischem Strom
Haushalte
Intraday-Handel
GHD
Power Purchase
Agreements
Geschäftsmodelle und Aggregationskonzepte zur Einbindung von Haushalten in Regionale Virtuelle Kraftwerke | Graz, 14.02.2020 5Wertschöpfung
Ressourcen, Prozesse und Fähigkeiten des Regionalen Virtuellen Kraftwerks
Ressourcen Prozesse Fähigkeiten
• kurzfristig veränderliche
• Komponenten des Einspeisung oder
regionalen VKW Entnahme von
• Windkraftanlagen elektrischer Leistung
• Photovoltaikanlagen
• Batteriespeicher • Einspeisung gesicherter Leistungen/
• E-Fahrzeuge Aggregation elektrischer Leistung Produkte
• Wärmepumpen über einen festgelegten
• thermische Zeitraum
Speicher
• ortsveränderlicher
• Verteilnetz Einsatz von Erzeugung
oder Last
Geschäftsmodelle und Aggregationskonzepte zur Einbindung von Haushalten in Regionale Virtuelle Kraftwerke | Graz, 14.02.2020 6Aggregationskonzepte I
Einbindung der Komponenten und Partnerbeziehungen
Status quo Überschüsse vermarkten
• keine Aggregation • Haushalte beziehen Strom zur Deckung ihrer
• Haushalte beziehen Strom zur Deckung ihrer Residuallast über ein EVU
Residuallast über ein EVU • im Haushalt erzeugter Strom, der nicht genutzt
• im Haushalt erzeugter Strom, der nicht genutzt werden kann, wird an einen VKW-Betreiber
werden kann, wird ins Netz eingespeist und mit verkauft
EEG-Umlage vergütet
Haushalt
Haushalt
Aggregator VNB EVU
VNB EVU Märkte
Märkte
Geschäftsmodelle und Aggregationskonzepte zur Einbindung von Haushalten in Regionale Virtuelle Kraftwerke | Graz, 14.02.2020 7Aggregationskonzepte II
Einbindung der Komponenten und Partnerbeziehungen
externer Aggregator Nachbarschaftskraftwerk
• externer Aggregator kann Komponenten • Haushalte schließen sich zusammen und
jederzeit gegen eine festgelegte Vergütung decken gemeinsam ihren Strombedarf
nutzen • Deckung der Residuallast durch Zukauf am
• zur Deckung der Residuallast erforderlicher Spotmarkt
Strom wird entweder durch den Aggregator zur • im Haushalt erzeugter Strom, der nicht genutzt
Verfügung gestellt oder über das EVU bezogen werden kann, wird am Spotmarkt vermarktet
Haushalt
Regionales Virtuelles Kraftwerk
Aggregator VNB EVU Haushalt Haushalt Haushalt …
VNB Märkte EVU
Märkte
Geschäftsmodelle und Aggregationskonzepte zur Einbindung von Haushalten in Regionale Virtuelle Kraftwerke | Graz, 14.02.2020 8Das Geschäftsmodell als Analyserahmen
Regulatorischer Rahmen
Nutzendimension Wertschöpfungs-
Kundendimension Aggregation
‚value proposition‘ dimension
• Kundensegmente • Leistungen • Prozesse
• Kundenkanäle • Nutzen • Fähigkeiten
Märkte Verteilnetz
• Kundenbeziehungen • Ressourcen
Komponenten
Finanzdimension Partnerdimension des VKW
• Partner
• Erlöse
• Partnerkanäle
• Kosten
• Partnerbeziehungen
Geschäftsmodelle und Aggregationskonzepte zur Einbindung von Haushalten in Regionale Virtuelle Kraftwerke | Graz, 14.02.2020 9Zusammenfassung
Geschäftsmodelle Aggregationskonzepte Modellierung
Analysekonzept Aggregation Ziel
• Gliederung ermöglicht die • Einbindung von kleineren • Quantifizierung von möglichen
Herausarbeitung wesentlicher Einheiten als bisher, Kosten undSimulation
Erlösen, der
(RVWK 1)
Aspekte des Regionalen Digitalisierung ermöglicht Auswirkungen auf das Verteilnetz
Virtuellen Kraftwerks Einbindung und der Nutzung der VKW-
Komponenten
• zentrales Element der
Dimensionen/Elemente Wertschöpfung
Methoden
• Kunden • ermöglicht die Generierung von
Nutzen durch die • Modellierung von Märkten und
• Partner Kraftwerksdispatch durch lineare
Einzelkomponenten
• Nutzen, Leistungen Optimierung
• Wertschöpfung • Modellierung des Verteilnetzes
• Ressourcen Konzepte durch ein Optimal-Power-Flow-
• Überschüsse nutzen Modell
• Fähigkeiten
• Nachbarschaftskraftwerk • Abbildung der VKW-
• Prozesse
Komponenten
• Kosten, Erlöse • externer Aggregator
Geschäftsmodelle und Aggregationskonzepte zur Einbindung von Haushalten in Regionale Virtuelle Kraftwerke | Graz, 14.02.2020 10Ausblick
Laufende Arbeiten Zukünftiger Forschungsbedarf
Modellierung • Berücksichtigung der Verhaltensweisen der in den
Haushalten lebenden Personen
• geplante Ergebnisse
• Einbinden von Regelleistungsmärkten und
• Nutzung der Komponenten möglichen regionalen Märkten
• Kosten und Erlöse
• Netzlast • Einbinden von Industriebetrieben und GHD
begleitende Analysen
• Entwicklung des regulatorischen Rahmens
• Wechselwirkungen von Flexibilitätsoptionen
• Bewertung der Geschäftsmodelle
• Auswahl der Technologien
Geschäftsmodelle und Aggregationskonzepte zur Einbindung von Haushalten in Regionale Virtuelle Kraftwerke | Graz, 14.02.2020 11Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Johannes Fleer
Forschungszentrum Jülich, Institut für Energie- und Klimaforschung – Systemforschung und Technologische Entwicklung (IEK-STE)
j.fleer@fz-juelich.de
Gefördert durch:Back up Geschäftsmodelle und Aggregationskonzepte zur Einbindung von Haushalten in Regionale Virtuelle Kraftwerke | Graz, 14.02.2020 13
Modellierungsansatz
Komponenten
Märkte Aggregation Verteilnetz
des VKW
Technische
Märkte und Aggregation und Dispatch
Verteilnetz Charakteristika der VKW-
Kraftwerksdispatch der VKW-Komponenten
Komponenten
• Modell zur Abbildung der • ‚Haushalte zuerst‘ • Netzmodell (AC- • Photovoltaikanlagen
Preisbildung auf Spot- lineares Power-Flow) für ein • Windkraftanlagen
und Regelleistungs- Optimierungsmodell für Verteilnetzgebiet auf • E-Fahrzeuge
märkten Einzelhaushalte (für die Nieder- und • Batteriesysteme
• Lineares Aggregationskonzepte Mittespannungsebene • Wärmepumpen
Optimierungsmodell zur ‚Business as usual‘ und • thermischer Speicher
Berechnung des ‚Überschüsse vermarkten‘) • deckt ein Gebiet von ca. • Strom- und
Kraftwerksdispatch 1000 Haushalten ab Wärmelastprofile der
• ‚Aggregation zuerst‘ Haushalte
Optimal-Power-Flow-Modell
für den Dispatch der
Komponenten im
Verteilnetz (für die
Aggregationskonzepte
‚Nachbarschaftskraftwerk‘
und ‚externer Aggregator‘)
Geschäftsmodelle und Aggregationskonzepte zur Einbindung von Haushalten in Regionale Virtuelle Kraftwerke | Graz, 14.02.2020 14Vernetzung der Teilmodelle
1 1 1
Szenarien Konzeptionierung Technologien
Durchdringungsgrade
genutzter Technologien 3
2
DIMENSION Entwurf VKW und Modellnetz
(Zusammensetzung aus Einzelkomponenten)
Preiszeitreihen
1 Geschäftsmodelle o PV-Anlagen
4
5 o Heimspeicher
aggregiertes VKW o E-Fahrzeuge
EASE (mit Kostendaten und Restriktionen) o Wärmepumpen
7
o thermische Speicher
Validierung von Betriebswirtschaftlich o Windenergie
Kosten und optimaler Fahrplan P(t)
Erlösen für die Anlagenklassen
6
VKW-Dispatch-Modell
techno-ökonomische nutzbare Leistung der einzelnen
7
Optimierung Komponenten (nach Engpasskorrektur)
Geschäftsmodelle und Aggregationskonzepte zur Einbindung von Haushalten in Regionale Virtuelle Kraftwerke | Graz, 14.02.2020 15Sie können auch lesen
