Feed-in Power Limitation of Grid-Connected PV Battery Systems with Autonomous Forecast-Based Operation Strategies

Angesichts der Herausforderungen der Netzintegration können Batteriesysteme eingesetzt werden, um die Einspeisung von PV-Anlagen zu glätten. Dieser Beitrag stellt autonome, prognosebasierte Betriebsstrategien für private PV-Batteriesysteme vor, die zur Verbesserung der Netzintegration von PV-Anlagen eingesetzt werden. Solche Systeme können den Spagat zwischen Lastspitzenkappung, Erhöhung der Selbstversorgung vor Ort sowie Abregelung meistern.

Modellprädiktive Regler können auf Prognosefehler reagieren

Simulationsrechnungen mit einer Zeitschrittweite von 1 min wurden durchgeführt, um die Auswirkungen von fehlerhaften Prognosen der PV-Erzeugung und des Lastbedarfs zu ermitteln. Ähnlich wie bei Lastprognosen, die im Systembetrieb ermittelt werden müssen, lassen sich auch PV-Prognosen aus Messwerten ableiten. Damit lassen sich Kosten für Prognosedienstleistungen vermeiden. Um die wesentlichen unerwünschten Effekte der auftretenden Prognosefehler zu kompensieren, wird ein modellprädiktiver Regler implementiert.

Selbst einfache Prognosen auf Basis von historischen Messdaten sind vielversprechend

Dieser Beitrag zeigt, dass unvermeidbaren Verluste durch einfache Lastprognosen auftreten. Weiterhin verdeutlich die Untersuchung, dass mit dem entwickelten Algorithmus selbst PV-Prognosen anhand der Persistenzmethode anwendbar sind. Eine Weiterentwicklung hin zu adaptiven Prognosen erhöht allerdings die Vorteile einer prognosebasierten Betriebsführung deutlich. Auf der Grundlage der kurzfristigen Wetterpersistenz wurde eine Prognose auf Basis des gleitenden Horizontes entwickelt, die lediglich die Messung der PV-Leistungszeitreihe erfordert. Aus der Sicht der Netzbetreiber könnte der ökonomische Vorteil einer adaptiven Prognose im Vergleich zur Persistenz etwa verdoppelt bis verdreifacht werden. Bereits geringe Prognoseverbesserungen haben erhebliche Auswirkungen auf die Performance.

Neben den Vorteilen der dynamischen Einspeisungsbegrenzung für die Netzbetreiber, lohnt sich das Konzept auch für die Anlageneigentümer:innen. Aktuelle Batteriesysteme mit einer Einspeisungsbegrenzung von weniger als 70 % der installierten PV-Leistung könnten in den kommenden Jahren mit einer dynamischen Einspeisungsbegrenzung wirtschaftlich betrieben werden. Für künftige Systeme ist jedoch eine ausreichende Vergütung der Netzeinspeisung unerlässlich, da sonst kein Anreiz für eine bessere Netzintegration besteht.

Niedrige Einspeisegrenze ist für den weiteren PV-Ausbau vorteilhaft

Darüber hinaus scheint die Einspeisungsbegrenzung ein wichtiger Hebel für die Politik zu sein, um darüber zu entscheiden, wie PV-Batteriesysteme betrieben werden sollen. Während ein Grenzwert von 60 % eine Lastspitzenkappung nicht ausreichend durchsetzt, macht die Regelung der Einspeisung unter 50 % der installierten PV-Leistung einen intelligenten Betrieb zwingend erforderlich.