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Einführung einer dynamischen Einsatzoptimierung für das Erzeugungs- und Speicherportfolio
Adressierte Fähigkeiten
  • Flexibler Betrieb eigener Erzeugungsanlagen
Voraussetzungen

Systematische Flexibilitätsanalyse des Erzeugungsportfolios; Ausreichende Mess- und Steuerungstechnik an den relevanten Anlagen; Zugang zu relevanten Marktdaten; Verfügbarkeit von Echtzeitdaten zu Anlagenzuständen, Wärmebedarfen und ggf. Speicherfüllständen

Kurzbeschreibung

Ziel der Maßnahme ist die Einführung einer dynamischen Einsatzoptimierung für die Erzeugungsanlagen des Stadtwerks, sodass diese nicht mehr nach starren Fahrplänen, sondern markt-, netz- und bedarfsgerecht gesteuert werden. Die Maßnahme baut unmittelbar auf einer zuvor durchgeführten Flexibilitätsanalyse des Erzeugungsportfolios auf: Während dort die grundsätzlichen Flexibilitätspotenziale je Anlage identifiziert und bewertet wurden, geht es hier um die operative Umsetzung: die Befähigung der Anlagen zu einer flexiblen Fahrweise und deren Einbindung in eine übergreifende Steuerungslogik. Hintergrund ist die zunehmende wirtschaftliche Bedeutung einer zeitlich optimierten Strom- und Wärmeerzeugung: Volatile Großhandelspreise, zeitvariable Netzentgelte sowie die Möglichkeit zur Teilnahme an Regelenergie- und Intradaymärkten schaffen Erlöspotenziale, die nur durch eine dynamische Anpassung der Erzeugungsfahrweise erschlossen werden können. Gleichzeitig erfordern regulatorische Rahmenbedingungen wie Redispatch 2.0 eine zunehmende Steuerbarkeit dezentraler Erzeugungsanlagen. Konkret umfasst die Maßnahme die Ertüchtigung der Leitsystem- und Steuerungsinfrastruktur, die Anbindung relevanter Eingangssignale (z. B. Day-Ahead- und Intradaypreise, Wärmebedarfsprognosen, Netzzustandsinformationen) sowie die Implementierung einer Optimierungslogik, die unter Berücksichtigung technischer Anlagengrenzen, bestehender Lieferverpflichtungen und Speicherkapazitäten den wirtschaftlich optimalen Einsatzplan berechnet. Typische Erzeugungsanlagen, die einbezogen werden, sind Blockheizkraftwerke, Gasturbinen, Power-to-Heat-Anlagen, Batteriespeicher und steuerbare erneuerbare Erzeugungseinheiten. Die Einbindung thermischer Speicher und Wärmenetze als Pufferkapazität ist dabei ein zentraler Hebel, um strommarktorientierte Fahrweisen trotz bestehender Wärmelieferverpflichtungen zu ermöglichen. Die Umsetzung erfolgt idealerweise schrittweise: In einer Pilotphase wird die dynamische Steuerung zunächst für eine oder wenige Anlagen mit hohem Flexibilitätspotenzial erprobt, bevor sie auf das gesamte Portfolio ausgeweitet wird. Voraussetzung ist neben dem abgeschlossenen Flexibilitätskataster eine ausreichende Daten- und Messtechnikinfrastruktur (SCADA-Anbindung, Echtzeitdaten, Prognosefähigkeit) sowie die organisatorische Bereitschaft, bisherige Betriebsroutinen zu verändern. Je nach Komplexität und internen Kompetenzen kann die Implementierung durch eigene Fachkräfte aus Erzeugung und IT oder unter Einbindung spezialisierter Softwareanbieter für Portfoliooptimierung erfolgen. Für Stadtwerke mit geringer IT/OT-Erfahrung oder einem kleinen Erzeugungsportfolio (weniger als drei bis vier steuerbare Anlagen) kann es sinnvoll sein, zunächst mit einer einfachen regelbasierten Optimierung zu starten oder ein externes Dienstleistungsmodell zu nutzen, z.B. über die Einbindung in ein virtuelles Kraftwerk oder die Zusammenarbeit mit einem Direktvermarkter, der eine Fahrplanoptimierung als Service anbietet. Als Ergebnis entsteht ein operativ eingesetztes Steuerungsinstrument, das die wirtschaftliche Ausnutzung vorhandener Flexibilität ermöglicht, die Voraussetzung für eine spätere Marktteilnahme (Regelenergie, Intraday) schafft und die Grundlage für ein umfassendes Energiemanagementsystem legt. Insgesamt verbessert die Maßnahme die Wirtschaftlichkeit des Erzeugungsportfolios, erhöht die Reaktionsfähigkeit auf veränderte Markt- und Netzsituationen und unterstützt die Integration erneuerbarer Energien im Versorgungsgebiet.

Aufwand
Personeller Aufwand
hoch
Zeitlicher Rahmen
mittel
Komplexität
hoch
Ressourcen

Personelle Ressourcen:

  • Projektmanagement zur Koordination und Planung
  • Fachkräfte aus Erzeugung, Energiewirtschaft/Energiehandel und IT
  • Leitwartenpersonal

Materielle Ressourcen:

  • Optimierungssoftware zur Portfoliooptimierung
  • Ggf. Erweiterung der SCADA-/Leitsysteminfrastruktur (Schnittstellen, Protokollanpassungen)
  • Anbindung an Marktdatenquellen (Börsenpreise, Regelenergie-Plattformen)
  • Ggf. zusätzliche Sensorik oder Messtechnik an Anlagen mit unzureichender Datenerfassung
  • Prognosetools (Wärme-/Lastprognose, PV-/Wind-Einspeiseprognose)
Möglicher Ablauf
  1. Projektinitialisierung und Zieldefinition
  2. Bestandsaufnahme der Steuerungs- und IT-Infrastruktur
  3. Auswahl und Beschaffung der Optimierungslösung
  4. Pilotierung an ausgewählten Anlagen
  5. Evaluation der Pilotphase und Anpassung
  6. Rollout auf das Gesamtportfolio
  7. Organisatorische Verankerung und Schulung
  8. Regelbetrieb und kontinuierliche Optimierung
Risiken
  • Unzureichende Datenqualität führt zu fehlerhaften Tests und wirkt sich negativ auf Entscheidungen und Implementierung aus
  • Inkompatibilität zwischen bestehender Leitsystem-/SCADA-Infrastruktur und der gewählten Optimierungssoftware führt zu erheblichem Integrationsaufwand und Projektverzögerungen
  • Durch unzureichende IT-Sicherheitsmaßnahmen bei der Anbindung externer Datenquellen und automatisierter Steuerung entstehen Angriffsvektoren, die den sicheren Anlagenbetrieb gefährden
  • Eine zu ambitionierte Rollout-Planung ohne ausreichende Pilotphase führt dazu, dass Fehler im Optimierungsalgorithmus erst im Echtbetrieb mit wirtschaftlichen Konsequenzen (Pönalen, Bilanzkreisabweichungen) sichtbar werden.
Erfahrungen aus der Praxis