Forscher verbessern Güte des Differenzbilanzkreises

Differenzbilanzkreise dienen zur Abwicklung von Differenzen zwischen prognostiziertem und tatsächlich verbrauchtem Strom für Verbraucher, die nach Standardlastprofil bis 100.000 kWh im Jahr abgerechnet werden. Sie sind in der Stromnetzzugangsverordnung (StromNZV) Verteilnetzbetreibern gesetzlich vorgeschrieben. Forscher konnten die Prognosen nun erheblich verbessern.

Im Differenzbilanzkreis werden zu jeder Viertelstunde alle Einspeisungen und Verbräuche zwischen geplanter und tatsächlicher Strommenge erfasst. Die genaue Vorhersage der sogenannten Differenzzeitreihe wird mit wachsendem Ausbau der erneuerbaren Energien immer schwieriger. Bei der Prognose über das Standardlastprofil bleiben aktuelle Trends wie der Eigenverbrauch mittels PV weitestgehend unberücksichtigt oder werden nur mit einem langen zeitlichen Verzug abgebildet.

Das Problem ist aber, dass es bisher kein anderes Modell als das Standardlastprofil gibt, solange noch kein großflächiger Smart-Meter-Rollout in Deutschland stattgefiunden hat. Betriebswirtschaftlich bedeutsam ist die Day-Ahead-Prognose für den Differenzbilanzkreis, da Differenzen zwischen vorhergesagten Werten und realem Verbrauch durch Ausgleichenergie kompensiert werden müssen. Zu zahlen haben das die Netzkunden.

Geringere Menge an Ausgleichsenergie benötigt

Energieexperten des Fraunhofer IOSB-AST konnten nun beim Verteilnetzbetreiber Albwerk in Geislingen (Baden-Württemberg) die Day-Ahead-Prognose für diese Zeitreihe „um rund 40 Prozent bezogen auf den mittleren absoluten Fehler (MAE) verbessern“. Dabei lief das System parallel zu den herkömmlichen Bilanzkreisläufen. Es wurde ein optimiertes Prognosemodell erstellt, das auf KI-Technologien basiert.
Zunächst wurden die charakteristischen Eigenschaften des Differenzbilanzkreises bestimmt, heißt es weiter. Wesentliche Einflussfaktoren sind beispielsweise die Außentemperatur und die Globalstrahlung, da im untersuchten Netzgebiet eine hohe Anzahl an PV-Anlagen installiert ist. Das optimiertes Prognosemodell berücksichtigte dabei vor allem „nicht-lineare Charakteristiken der sogenannten Differenzbilanzaggregat-Zeitreihe (DBA)“.

Tom Bender, Prognoseexperte am Fraunhofer IOSB-AST: „Für die Erstellung des Prognosemodells war es wichtig, das Verhalten der DBA-Zeitreihe im Netzgebiet des Albwerks zu verstehen. Mithilfe unserer Analysetools konnten wir zum Beispiel tageszeitliche Muster sowie spezifische Kalendereffekte in den Zeitreihen identifizieren und somit die Modellparameter dementsprechend konfigurieren.“

Seit Anfang 2024 wird die Fraunhofer-Prognoselösung im Testbetrieb beim Albwerk eingesetzt und die Prognosegüte verglichen und bewertet. Dabei wird täglich eine Day-Ahead-Prognose generiert. „Im bisherigen Analysezeitraum führte die Schatten-Day-Ahead-Prognose des Fraunhofer-Instituts sowohl zu einer geringeren absoluten Ausgleichsenergiemenge als auch zu einer Senkung der entsprechenden Ausgleichsenergiekosten“, so Frank Dieterle, Leiter Energiewirtschaft der Albwerk.

Beim Fraunhofer IOSB-AST handelt es sich um das Institutsteil „Angewandte Systemtechnik“ (AST) beim Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB). Es hat seinen Sitz in Ilmenau in Thüringen.