Untersuchungen zu prognosebasierten Betriebsstrategien für PV-Speichersysteme

Ausgehend vom notwendigen Ausbau der erneuerbaren Energien und den damit verbundenen Herausforderungen bei der Integration neu installierter PV-Systeme wurde in dieser Arbeit der prognosebasierte Betrieb von PV-Speichersystemen untersucht. Die Analyse des Stands der Forschung zeigt auf, dass der Einsatz von prognosebasierten Betriebsstrategien im Haushaltsbereich bisher meist nur unter Berücksichtigung idealer Prognosen untersucht wurde. Im Rahmen dieser Arbeit konnte erstmalig nachgewiesen werden, welchen Einfluss fehlerbehaftete Prognosen auf das Betriebsverhalten von PV-Speichersystemen haben. Die Basis für die Untersuchungen bildet das Modell eines PV-Speichersystems und das eigens für den Speicherbetrieb geschriebene lineare Programm, das sämtliche Betriebsstrategien durch Anpassung der Kostenfunktion umsetzen kann. Prognosebasierte Betriebsstrategien beruhen auf optimierten Speicherfahrplänen unter Berücksichtigung von Vorhersagen der Last und PV-Erzeugung. In Hinblick auf die Fragestellung, nach einer geeigneten Regelung um Prognosefehler auszugleichen, bietet sich eine computergestützte Regelung an.

Prognosebasierte Betriebsstrategien reduzieren Abregelungsverluste

In dieser Arbeit wird ein lineares Programm genutzt, um mit schnell ermittelten aktualisierten Optimierungen Prognosefehler auszugleichen. Durch diesen MPC-Algorithmus ist es möglich unter Berücksichtigung von realen Prognosen der Last und PV-Erzeugung, mit geringen Verlusten des Autarkiegrades und deutlicher Reduzierung der Abregelungsverluste, den Speicher netzentlastend zu nutzen.

Diese Ergebnisse lassen sich direkt betriebswirtschaftlich interpretieren. Es ist dabei zu erkennen, dass der Speicher nach Betriebsstrategie ohne Einspeisebegrenzung bei heutigen wirtschaftlichen Rahmenbedingungen gegenüber dem prognosebasierten System das Nachsehen hat. Die geringeren Abregelungsverluste sorgen dafür, dass der prognosebasierte Speicherbetrieb heute wirtschaftlicher ist. Voraussetzung dafür ist jedoch, dass der Bezug der Prognosen nur geringe Kosten verursacht. Wird die Spreizung zwischen Strombezugspreis und Einspeisevergütung größer, sind höhere Abregelungsverluste einem Verlust des Autarkiegrades aus ökonomischer Sicht jedoch vorzuziehen.

Größte Netzentlastung durch dynamische Leistungsbegrenzung

Im letzten Abschnitt der Untersuchung konnte gezeigt werden, dass die prognosebasierte Betriebsstrategie mit fester Einspeisebegrenzung schon heute mit wenig Aufwand realisiert werden kann. Perspektivisch sollte sich der Betrieb von PV-Speichersystemen jedoch an Betriebsstrategie prognosebasierte Betriebsstrategie mit dynamischer Einspeisebegrenzung orientieren, um die größtmögliche Netzentlastung zu erzielen. Aktuell fehlen jedoch die regulatorischen Anreize, um den Speicherbetrieb nach prognosebasierten Betriebsstrategien mit dynamischer Einspeisebegrenzung zu begünstigen. Um langfristig eine große Anzahl von PV-Anlagen zu installieren, ist es notwendig, die maximale Einspeiseleistung zu reduzieren.