Zur Integration von Elektrofahrzeugen in deutsche Verteilnetze durch Smart Charging (Heider et al. 2022)
A. Heider, K. Helfenbein, B. Schachler, T. Röpcke, G. Hug
Die Bemühungen um die Dekarbonisierung des Verkehrssektors führen zu einem steigenden Anteil von Elektrofahrzeugen (EVs), was die zukünftigen Verteilungsnetze erheblich belasten kann. Das Ausmaß der Belastung hängt dabei nicht nur von der Anzahl der integrierten Elektrofahrzeuge ab, sondern auch von der vorhandenen Topologie des Netzes und den vorhandenen Anteilen von Angebots- und Nachfrageeinheiten. Diese Faktoren dürften auch Strategien zur Unterstützung der Integration von Elektrofahrzeugen beeinflussen, wie z. B. die Nutzung der Flexibilität von Elektrofahrzeugen durch intelligentes Laden.
Wir untersuchen daher den Einfluss unterschiedlicher Ladestrategien auf unterschiedliche Verteilnetztypen, nämlich PV-, Wind- und lastdominierte Netze. Mit Hilfe einer quadratischen Problemformulierung unter Einbeziehung linearisierter AC-Stromflussbeschränkungen leiten wir optimierte Ladeprofile ab, um die zusätzliche Belastung der Netze zu minimieren. In der Realität könnte eine zentrale Optimierung aller Elektrofahrzeuge schwierig umzusetzen sein. Wir vergleichen die Ergebnisse daher mit regelbasierten Ladestrategien, um Vorschläge für eine effektive Integration von Elektrofahrzeugen zu extrahieren.
Unsere Analyse zeigt, dass das Potenzial der untersuchten Ladestrategien zur Verringerung der Abregelung, die zur Lösung auftretender Netzprobleme erforderlich ist, begrenzt ist. Die durch die Integration von Elektrofahrzeugen verursachten zusätzlichen Netzausbaukosten, die hauptsächlich in der Niederspannung (NS) anfallen, können jedoch im Vergleich zur Referenzladung, bei der das Laden von Elektrofahrzeugen meist unkontrolliert erfolgt, erheblich reduziert werden. Unsere Ergebnisse zeigen auch, dass sich die Ladestrategien in den verschiedenen Netztypen als unterschiedlich nützlich erweisen. Dies unterstreicht, wie wichtig es ist, bei der Untersuchung des Einflusses von Smart Charging auf Verteilnetze verschiedene Netztopologien zu berücksichtigen.