Zur Integration von Elektrofahrzeugen in deutsche Verteilnetze durch Smart Charging (Heider et al. 2024)
A. Heider, K. Helfenbein, B. Schachler, T. Röpcke and G. Hug
Abstract – Die Bemühungen zur Dekarbonisierung des Verkehrssektors führen zu einem zunehmenden Anteil von Elektrofahrzeugen (EVs), die zukünftige Verteilnetze erheblich belasten können. Das Ausmaß der Belastung hängt dabei nicht nur von der Anzahl der integrierten E-Fahrzeuge ab, sondern auch von der bestehenden Netztopologie und den derzeitigen Anteilen von Versorgungsund Nachfrageeinheiten. Wir untersuchen daher den Einfluss verschiedener Ladestrategien auf unterschiedliche Verteilnetz-Typen, nämlich PV-, wind- und lastdominierte Netze, und vergleichen die Auswirkungen auf Abregelungsbedarf und Verstärkungskosten. Mit Hilfe einer quadratischen Problemformulierung, einschließlich linearisierter AC-Leistungsflussbeschränkungen, leiten wir optimierte Ladeprofile ab, um die zusätzliche Belastung der Netze zu minimieren. Wir vergleichen die Ergebnisse mit regelbasierten Ladestrategien, um Vorschläge für die effektive Integration von E-Fahrzeugen zu erhalten. Unsere Analyse zeigt, dass die untersuchten Ladestrategien nur ein begrenztes Potenzial haben, die zur Lösung der auftretenden Netzprobleme notwendigen Abregelungen zu verringern. Die durch die Integration von E-Fahrzeugen verursachten zusätzlichen Netzausbaukosten, die vor allem im Niederspannungsbereich anfallen, können jedoch im Vergleich zur Referenzladung, bei der das Laden von E-Fahrzeugen größtenteils unkontrolliert erfolgt, deutlich reduziert werden. Die optimierte Ladestrategie reduziert die gesamten Verstärkungskosten um 59 %, eine reduzierte Ladung um 57 % und eine restlastbasierte Ladung um 5 % im Vergleich zur Referenzladung in allen untersuchten Netzen.
Unsere Ergebnisse zeigen auch, dass sich die Ladestrategien in den verschiedenen Netztypen als unterschiedlich nützlich erweisen. Dies unterstreicht die Bedeutung der Berücksichtigung verschiedener Netztopologien bei der Untersuchung des Einflusses von intelligentem Laden auf Verteilungsnetze.
Veröffentlicht in: IEEE Transactions on Industry Applications