Windenergie - Ausgleich der Prognosefehler

Veröffentlicht am 13.07.2010

Beitrag von Serafin von Roon im Forschungsjahrbuch Erneuerbare Energien 2009

Für das Forschungsjahrbuch Erneuerbare Energien 2009 wurden die Zielsetzung, die Methodik und die ersten Zwischenergebnisse des Projektes "Windenergie - Ausgleich der Prognosefehler" zusammengefasst.

Der Schwerpunkt der Untersuchung bildet die Bereitstellung von Reserveleistung zum Ausgleich von Windprognosefehlern. Hierbei wird ermittelt,

  • welche Anforderungen heute und zukünftig an die Reserve gestellt werden,
  • wie sich der Bedarf entwickelt,
  • welche Preise zu erwarten sind und
  • welche Kosten für die windbedingte Reservehaltung entstehen.

Zum einen wird in dem Projekt das technische Zusammenwirken der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und aus konventionellen Kraftwerken einer technischen Analyse unterzogen, zum anderen der Markt für Kraftwerksreserve für den Ausgleich von Windprognosefehler untersucht. Die Ergebnisse der Lastgangmodellierung für das Jahr 2020 werden aufgezeigt. Besondere Beachtung findet der so genannte Residuallastgang, der sich aus dem Verbraucherlastgang abzüglich der gesetzten Einspeisung (Erneuerbare Energien und KWK) zusammensetzt.

Es wurden die Zeitreihen der prognostizierten (Vortagesprognose) und der tatsächlichen Windeinspeisung ausgewertet. Hierzu standen einerseits die von den Übertragungsnetzbetreibern veröffentlichten Daten zur Verfügung, andererseits wurden Daten durch den Projektpartner E.ON bereitgestellt. Letztere sind die bei E.ON zur Lastverteilung tatsächlich eingesetzten Prognosen. Es wurden die Daten der beiden Jahre 2007 und 2008 ausgewertet.

Als Maß für die Prognosegüte wird der RMSE (Root Mean Square Error) der Prognosefehler verwendet. Es wurden folgende Untersuchungen durchgeführt:

  • Verbesserung der Prognosegüte von 2007 auf 2008
  • Charakteristik von Prognosefehlern (Auftreten von Höhen- und Zeitfehlern)
  • Prognosefehler als Funktion der Prognosehöhe
  • Prognosefehler als Funktion des Prognosehorizonts (16 bis 40 Stunden).

Für eine Analyse des Ausgleichs der Windstromprognosefehler ist die chronologische Reihenfolge der Prognosefehler von entscheidender Bedeutung. Wichtig ist hierbei, zwischen der Vortagesprognose, auf deren Basis die Kraftwerkseinsatzplanung vorgenommen wird, und der Kurzfristprognose, z. B. 4 Stunden, zu unterscheiden. Die Prognosefehler, die mit Hilfe der Kurzfristprognose erkannt werden, können durch die Aktivierung von Reservekapazitäten ausgeglichen werden. Der verbleibende Prognosefehler trägt zum Regelzonensaldo bei. Es wurde das Modellierungsprogramm ProFeT entwickelt, mit dem auf Basis eines bekannten Lastgangs der Windeinspeisung eine dazugehörige Zeitreihe des Prognosefehlers synthetisiert werden kann.  Hierbei wurden nicht nur Einzelfehler, sondern vor allem Fehlercharakteristiken über mehrere Stunden berücksichtigt.

Mit Hilfe von ProFeT wurde für das Jahr 2020 auf Basis des modellierten Windlastgangs ein Lastgang mit Fehlern der Vortagesprognose und einer kurzfristigen Prognose (4 Stunden) erstellt. Für die Berechnung der Leistung, die als Reserve für den Ausgleich von Windprognosefehlern nachgefragt wird, wurde die Differenz aus Vortages- und Kurzfristprognose gebildet. Der Verantwortliche für den Ausgleich der Windprognosefehler würde diese Differenz im Markt nachfragen. Der verbleibende Prognosefehler würde zum Regelzonensaldo beitragen.

Der Ausgleich von Windprognosefehler ist nicht die alleinige Ursache für eine untertägige Nachfrage nach Reserveleistung. Für die Modellierung des Marktes für Reserveleistung wurden auch weitere Beiträge für eine untertägige Nachfrage berücksichtigt:

  • Prognosefehler des Verbraucherlastgangs,
  • kurzfristige Kraftwerksausfälle,
  • PV-Prognosefehler.

Der Fokus des Forschungsvorhabens liegt beim Ausgleich der Windprognosefehler auf der Reserve aus konventionellen Kraftwerken. Für eine Marktbetrachtung ist es jedoch entscheidend, die weiteren Möglichkeiten der Reserveleistung abzuschätzen. Hierzu wurden folgende Möglichkeiten genauer betrachtet:

  • Großtechnische Speicher,
  • Elektrostraßenfahrzeuge,
  • Einspeisemanagement,
  • Anbieter im Ausland,
  • Kraft-Wärme-Kopplung,
  • Demand Side Management.

 

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Ansprechpartner: Dipl.Wi.-Ing. Serafin von Roon

 

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