充電時のピーク平滑化: スロットリング? 強制シャットダウン？ 電気自動車の電力配給？

ネットワークの最適化 – 2020 年にドイツの配信ネットワーク事業者が講じた措置 – 画像: Xpert.Digital

※EEG=再生可能エネルギー法第9条第1項EEG

この統計は、2020 年にドイツで再生可能エネルギー源法に基づいてネットワークの最適化とネットワークの強化に適用された措置に基づく配電ネットワーク事業者の数を示しています。2020 年 4 月 1 日の時点で、226 のドイツの配電ネットワーク事業者 (DSO) が並列システムを構築しています。 。

2020 年のドイツの EEG によるネットワーク最適化およびネットワーク強化に適用された措置に基づく配電ネットワーク事業者の数

• ケーブルの断面積を増やす - 459 の配電ネットワーク事業者
• 変圧器サービスの増加 – 394 の配電網事業者
• 架空線のケーブル配線 – 408 の配電ネットワーク事業者
• 分離点の最適化 – 365 の配電ネットワーク事業者
• ネットワーク トポロジの変化 – 315 の配信ネットワーク オペレータ
• 測定技術の導入 – 406 の配電網事業者
• 並列システムの構築 – 226 の配電網事業者
• 導体ケーブルの断面積を増やす – 90 の配電ネットワーク事業者
• ピークキャッピング – 7 つの配電ネットワーク事業者
• 制御可能なローカルネットワーク変圧器の設置 – 58 の配電ネットワーク事業者
• 電圧調整器の設置 – 56 の配電網事業者
• ロープのたるみの規制 – 47 の配電ネットワーク事業者
• 導体監視 – 20 社の配電ネットワーク事業者
• 高温導体ロープ – 配電網事業者 9 社
• その他 – 72 の配信ネットワーク事業者

導体ケーブルは、電線の一部として架空線で電気を輸送するために使用されるケーブルです。

電力ネットワーク事業者 - 2020 年までのドイツの数 - 画像: Xpert.Digital

2020 年、ドイツでは合計 874 の電力ネットワーク事業者が数えられました。 2010 年と比較すると、記載されているオペレーターの数は 11 社増加しました。 電力システム事業者は、送電システム事業者と配電システム事業者に分けられます。 送電網は、変電所を介して配電網事業者のネットワークに接続されています。

送信と配信

ドイツには、Amprion、50Hertz、Transnet BW、TenneT の 4 つの伝送システム運営会社があります。 彼らは国の電力網のインフラストラクチャを担当しています。 アンプリオンは、2019年に最も高い収益を上げた伝送システム事業者でした。 現在 874 社の配電網事業者が、低電圧および中電圧範囲、場合によっては高圧および超高圧範囲の電力網を担当しています。 たとえば、一般家庭に電力を供給します。

ドイツの発電量と消費量

ドイツでは、発電量は過去 30 年間でわずかな変動を伴いながら大幅に増加しました。 電力のほとんどは化石燃料の褐炭と再生可能エネルギーから生成されました。 産業は電力の最大の消費者でした。 総電力量の約半分を消費しました。 「商業、小売、サービス」および「家庭」の消費者グループは、それぞれドイツの電力の約 4 分の 1 を消費しました。

2010 年から 2020 年までのドイツの電力ネットワーク事業者の数

• 2006 – 876 / 4 配電システムオペレーター/送電システムオペレーター
• 2007 – 877 / 4 配電システムオペレーター/送電システムオペレーター
• 2008 – 855 / 4 配電システムオペレーター/送電システムオペレーター
• 2009 – 862 / 4 配電システムオペレーター/送電システムオペレーター
• 2010 – 866 / 4 配電システムオペレーター/送電システムオペレーター
• 2011 – 869 / 4 配電システムオペレーター/送電システムオペレーター
• 2012 – 883 / 4 配電システムオペレーター/送電システムオペレーター
• 2013 – 883 / 4 配電システムオペレーター/送電システムオペレーター
• 2014 – 884 / 4 配電システムオペレーター/送電システムオペレーター
• 2015 – 880 / 4 配電システムオペレーター/送電システムオペレーター
• 2016 – 875 / 4 配電システムオペレーター/送電システムオペレーター
• 2017 – 878 / 4 配電システムオペレーター/送電システムオペレーター
• 2018 – 890 / 4 配電システムオペレーター/送電システムオペレーター
• 2019 – 883 / 4 配電システムオペレーター/送電システムオペレーター
• 2020 – 874 / 4 配電システムオペレーター/送電システムオペレーター

フランシス・マクロイド、ドイツの伝送システムオペレータによる制御エリア、編集、 CC BY-SA 3.0

送電システムオペレータは、電力送電のための広域送電網のインフラストラクチャを運用し、ニーズに基づいたメンテナンスと寸法設定を保証し、電力トレーダー/供給者にこれらのネットワークへの無差別アクセスを許可するサービス会社です。 さらに、一度に生成される電気エネルギーと消費される電気エネルギーの不一致によって生じるネットワークの変動を最小限に抑えるために、必要に応じて制御電力を調達し、システムで利用できるようにするという役割もあります。 送電ネットワークまたは輸送ネットワークは、変電所を介して、配電網事業者 (DSO) のより高密度にメッシュ化された低電圧ネットワークに接続されており、通常は低電圧ネットワークで最終顧客への供給を確保します。 エネルギー集約型産業企業などの個々の大規模顧客も送電ネットワークに直接接続できます。

送電ネットワークは自然独占を代表しており、その運営者は通常政府の監督の対象となります。

ドイツでは、エネルギー産業法 (EnWG) の第 2 回修正により、2005 年に「規制されたネットワーク アクセス」モデルが施行されました。 これは、連邦ネットワーク庁に伝送システム事業者を規制する権限を与えます。

ドイツには送電システム運営会社が 4 社あります。

• テネット TSO
• 50ヘルツ伝送
• アンプリオン
• トランスネットBW

シュタットベルケ フレンスブルクのネットワーク エリアはドイツの特殊なケースであり、デンマークの電力網に直接接続されているため、技術的にはデンマークの送電システム オペレーター energinet.dk の制御エリアに属しており、制御エリアには属しません。ドイツ北西部を担当する伝送システムオペレーター TenneT TSO の。

エネルギー供給の自由化以降、エネルギー供給会社は一般にネットワーク事業者でもなくなりました。 企業から法的に分離することなくネットワークを運用できるのは、小規模な地方公共団体のみです。 ただし、そこでは電力販売とネットワーク運用も組織的に分離する必要があります。 ネットワークは自然独占です。 そのため、各ネットワークエリアにはガスまたは電力のネットワーク事業者が 1 社のみ存在し、顧客が自由に選択することはできません。 サプライヤーとネットワークオペレーターが分離されているにもかかわらず、両方が同じエネルギー会社の一部である可能性があります。

• 配電ネットワーク事業者は、最終消費者 (個人家庭および小規模消費者) に配電するための電力またはガス ネットワークを運営する会社です。
• 配電ネットワーク事業者は、地域の電力供給のために、低電圧、中電圧、および高圧セクターのネットワーク レベルで電力ネットワークを維持します。
• 配電システムのオペレーターは、送電システムのオペレーターの下流にあり、高電圧ネットワークで長距離に電力を送電します。
• 配電システムのオペレーターは、特定の地域のネットワークを安全かつ信頼性高く運用し、他の電力ネットワークに接続する責任があります。
• 配電ネットワーク事業者は通常、次のような地方自治体のエネルギー供給会社に属しています。 B. 地方自治体の電力会社だけでなく、民営化の過程でそのようなネットワークを頻繁に買収した大手エネルギー会社の 1 つである場合もあります。
• 配電ネットワークのオペレータは、最終消費者からのメーター測定値を記録する責任があり、それを請求のために顧客の契約パートナーに転送します。
• 配電システムのオペレーターは、送電システムのオペレーターから電気を入手したり、送電システムのオペレーターからガスを入手したりします。

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2020年半ば以降、ドイツにおける電気自動車の普及は大きく前進しました。 その決め手となったのは、2020年7月8日に連邦政府が電気自動車購入資金を倍増したイノベーションボーナスの導入だ。

ピーター・アルトマイヤー連邦大臣：「イノベーションボーナスの導入以来、エレクトロモビリティが大幅に向上しました。 申請数は記録的な水準を維持している。 2021 年上半期には、昨年全体よりも多くの保険料が請求されました。 総額は12億5000万ユーロ。 今年は電気自動車に対して記録的な資金が集まるだろう。 そのため、私たち連合は、エレクトロモビリティ市場の拡大が勢いを増し続けるように、2025年末まで資金提供を継続することを決定しました。」

連邦経済輸出管理局（BAFA）のトーステン・サファリク長官は次のように述べています。「イノベーションボーナスの導入により、環境ボーナスに対する需要が大幅に増加しました。 2021 年上半期には 273,000 台の車両が申請されましたが、これはすでに前年全体を上回っています。 これはドイツにおける気候に優しいモビリティに対する強いシグナルです。」

イノベーションボーナスの導入により、環境ボーナスの申請数が大幅に増加しました。 2020年下半期は毎月新たな申請記録があった。 2020年12月には申請数が一時ピークとなる5万3,566件に達した。 2021年3月の申請数は再び5万2,000件弱となった。

2021年1月から6月末までに27万3,614台の車両に対して資金提供が申請された。 これは気候保護に対する強力なシグナルであり、電気自動車に対する国民の関心が持続的に高まっていることを示しています。 2016年の資金調達開始以来、2021年7月1日時点で合計69万3,601台の車両が申請された。

環境ボーナスの連邦負担を2倍にするイノベーションボーナスは、2020年11月17日に連邦首相府で開催された自動車サミット（KAM）の決議に従って、2021年を超えて2025年12月31日まで延長される。 連邦経済エネルギー省は間もなくこの延長を実施する予定です。

環境手当の政府の取り分が倍増することで、正味定価4万ユーロ未満の電気自動車の資金として最大9000ユーロが申請できるようになる。 ハイブリッド車の場合は 6,750 ユーロです。 正味定価が 40,000 ユーロを超える電気自動車については、純粋な電気自動車の場合は最大 7,500 ユーロ、ハイブリッド車の場合は最大 5,625 ユーロの補助金があります。

「『イノベーションボーナス』の変更された資金調達ガイドラインは、本日午後3時に連邦官報に掲載され、明日施行されます。 これにより、電気自動車の普及促進に対する州の負担が2倍になる。 将来的には、純粋な電気自動車には最大 9,000 ユーロの資金が提供される予定です。 プラグインハイブリッドは最大6,750ユーロの資金提供を受ける」と連邦経済エネルギー省は2020年7月7日付のプレスリリースで述べた。

電気自動車の購入に対する環境ボーナスの金額 – 画像: Xpert.Digital

ピーター・アルトマイヤー連邦経済大臣：「私たちは電気自動車を購入する際の州の負担を倍増させており、消費者に電気自動車を購入する明確なインセンティブを提供しています。 私たちは電気自動車への切り替えを促進し、ドイツのエレクトロモビリティに新たな刺激を与えたいと考えています。」

BAFA会長トルステン・サファリク氏：「最大9,000ユーロという新たな資金調達率により、国民にとって電気自動車への乗り換えはさらに魅力的になります。 BAFA では、無駄のない 1 段階のプロセスにより、効率的かつ市民に優しい方法で新しいイノベーション ボーナスを実施しています。」

2020年7月8日から、いわゆる環境ボーナスの既存制度における連邦負担が、2021年12月31日までの期間限定で2倍になる。 メーカーシェアは変わらず。 以下の購入またはリース車両は、遡及的にも「イノベーション ボーナス」の恩恵を受けることができます。

• 2020年6月3日以降、2021年12月31日までに初度登録された新車、および初度登録が2019年11月4日以降、2次登録が2020年6月3日以降の新古車、 2021年12月31日まで開催されます。

「イノベーションボーナス」は、2020年6月3日の連合委員会の結果に基づいています。 連邦負担金の一時的な倍増に加えて、修正された資金調達ガイドラインでは、他の公的資金からの資金との積み立ての禁止が規定されている。 これは過剰な資金提供を防ぐことを目的としています。 欧州委員会は国家補助法に基づく「イノベーションボーナス」を調査した。

マッチング：

• エレクトロモビリティ: 電気自動車はどの程度安全ですか? 電気自動車の安全性はどのように確認されているのでしょうか？
• ドイツのエレクトロモビリティの充電インフラ

ネットワーク オペレータは、ネットワーク内の負荷のピークを平滑化して、ネットワークをより有効に活用できる必要があります。

これは、新しい「ピーク スムージング」ツールを通じて実行できます。 これは、ネットワーク オペレータが柔軟な消費に利用できる電力を迅速に制御し、ネットワーク内の負荷状況に適応できるようにすることを目的としています。 たとえば、電気自動車のより多くの同時充電プロセスを、配電ネットワークが限界に達することなく処理できる可能性があります。 これは、柔軟な接続とネットワークの使用によって実装できます。

ネットワーク事業者による柔軟性管理は明確に制限されるべきである

「ピーク平滑化」は非常に限られた範囲でのみ可能であるべきであり、その結果、利益の消費は可能な限り最小限かつまれに調整されるだけで済みます。 グリッド側の柔軟性管理は、ほとんど注目されず、グリッド ユーザーに目立った影響を与えることはありません。 グリッド側の制御信号は、消費デバイスの他の柔軟な使用よりも優先されます。 さらに、ネットワーク ユーザーは、他の方法で柔軟性を自由に売り込むことができます。たとえば、変動電力料金や、アグリゲーターを介して他の低電圧消費者とシステム サービスを提供することができます。 「ピーク平滑化」のための介入は透過的に文書化され、第三者にとって可能な限り予測可能である必要があります（以下の 6. を参照）。 ネットワーク オペレータによる介入の制限を設定するときは、さまざまなシステムの柔軟性の程度も考慮する必要があります。

柔軟性管理は、低電圧ネットワークの拡張を効率的なレベルに制限することを目的としています。

ネットワーク オペレータは、ネットワークを適切に計画し、ニーズに合わせて拡張し続ける必要があります。
ただし、まれにピーク負荷が発生する場合にネットワークを拡張することは意味がない可能性があることを、これまで以上に考慮する必要があります。 さまざまな研究により、 「ピーク平滑化」によりネットワークの拡張を大幅に節約できることが示されています。 このための前提条件は、ネットワーク オペレータがネットワークを計画するときに「ピーク スムージング」を確実に考慮できることです。

「チップキャッピング」モデル

電力消費の「ピーク平滑化」のアプローチは、発電における長年の実証済みの手順に似ています。再生可能エネルギーのいわゆる「ピークキャッピング」により、
最後の電力に対応するためにネットワークを拡張する必要がなくなりました。再生可能なキロワット時。

出典: 柔軟性を流通ネットワークにインテリジェントに統合し、エレクトロモビリティとセクター結合を推進: 「ピーク スムージング」手段

低電圧ネットワークにおける柔軟な需要家のための法的枠組みのさらなる開発に関する論点 - 連邦経済エネルギー省

柔軟な負荷には柔軟な接続使用法が必要です

現在、低圧ネットワークに接続する場合、消費電力として30キロワット（kW）の標準定額電力容量が接続先と取り決められており、理論的には常時利用可能でなければならない。 ただし、これは、この接続の使用時に、特に永続的に、対応する電力消費が達成されることを意味するものではありません。

既存のネットワークをより効率的に使用し、追加のネットワーク拡張を効率的なレベルに制限するには、ネットワーク ユーザーのさまざまなニーズに合わせた柔軟性に応じて、将来使用されるネットワーク容量を区別することが合理的です。 「ピーク平滑化」の場合、原則として 30 kW の接続容量を維持できますが、その使用は 2 つの部分に分割できます。

• 柔軟性が考慮されていない電力消費については常に利用可能なを備えた十分な供給を確保し続ける必要があります。
  この部分はネットワーク指向の管理の対象ではありませんが、柔軟性のないニーズにのみ使用できます。 したがって、従来の家庭用アプリケーションを完全にカバーできるほど十分に高い必要があります。 正確な高さについては議論の余地がある。
• 柔軟な電力消費のために「柔軟な接続使用法」が作成されます ネットワークオペレータは、上記の「ピークスムージング」原則に従って、引き出し能力を一時的に制限できます。 この部分は、たとえば、柔軟性のない部分を超える容量で構成することができます。 現在、最大出力は個別の場合にのみ利用可能であり、同時にどこでも利用できるわけではないため、この余剰部分は、常時利用可能である必要がなく、必要に応じてボトルネックに柔軟に対応できる消費施設に適しています。

柔軟な接続の使用は、柔軟であると考えられる消費の標準になるべきです

柔軟な接続使用により柔軟な消費がカバーされるほど、より多くの施設を既存のネットワークに接続でき、ネットワーク側の制御アクションをより広範囲に分散できます。

「フレキシブル接続用途」の寸法はユーザーが個別に設計可能

原理的には、柔軟に使用されるネットワーク接続を、いつでも制限なく使用できる柔軟性のない接続に変換できるようにすることに何の問題もありません。
前提条件は、実現可能性と、発生する追加コストへの適切な貢献です。

出典: 柔軟性を流通ネットワークにインテリジェントに統合し、エレクトロモビリティとセクター結合を推進: 「ピーク スムージング」手段

低電圧ネットワークにおける柔軟な需要家のための法的枠組みのさらなる開発に関する論点 - 連邦経済エネルギー省

柔軟に対応できる消費者は、その柔軟性をネットワーク指向の方法で活用すれば、報われるはずです。 EnWG セクション 14a によると、ネットワーク オペレータによる管理に同意した消費者は、すでにネットワーク料金の減額を受けています。 このメカニズムは拡張され、さらに開発される必要があり、将来的には、柔軟な低電圧消費デバイスを備えたすべてのネットワーク接続に原則として使用されるようになります。 これにより、ネットワーク ユーザーは、自分に最適なネットワーク利用製品を選択する機会が得られます。

設計には次の要件が適用される必要があります。

• ネットワーク利用の種類に応じて異なる料金が発生します。 「ピーク スムージング」に参加する柔軟な消費者は、大幅に低いネットワーク料金を支払います。 柔軟性を提供する人は誰でも、ネットワークのコスト削減を共有できます。 ただし、柔軟な消費のためにいつでもフルパワーを使用したい場合は、より高い料金を支払う必要があります。
• 実装にはさまざまなバリエーションが利用可能です。これまで、大多数の低電圧顧客のネットワーク料金は、基本料金と工事料金で構成されていました。 どちらのコンポーネントも基本的に、ネットワークの使用の種類に応じて区別できます。 合意された接続容量に対する料金コンポーネントを既存のシステムに追加することも考えられます。 これは、接続使用量の (その後の) パフォーマンス測定または (前の) サービス注文を指す場合があります。 一括払いも可能です。

出典: 柔軟性を流通ネットワークにインテリジェントに統合し、エレクトロモビリティとセクター結合を推進: 「ピーク スムージング」手段

低電圧ネットワークにおける柔軟な需要家のための法的枠組みのさらなる開発に関する論点 - 連邦経済エネルギー省

エネルギー移行の分野横断的なデジタル化に向けた標準化戦略を発表

エネルギー ネットワークのデジタル化は、再生可能エネルギーとエレクトロモビリティのネットワーク統合にとって中心的な前提条件です。 この目的を達成するために、BMWi と BSI は共同で、 エネルギー移行の分野横断的なデジタル化のための標準化戦略を。 このロードマップには、エネルギーネットワークをいわゆる「スマートグリッド」に転換するための作業計画が含まれています。 目的は、将来のインテリジェント エネルギー ネットワークにおいて、すべての電力供給関係者をネットワーク化することです。

ロードマップの基礎は、エネルギー転換のデジタル化に関する法律 (GDEW) です。 GDEW はドイツのスマート メーターを再定義し、将来性のあるエネルギー ネットワークに対する重要なシグナルを送りました。 これは、標準化、データ保護とデータ セキュリティ、投資の安全性と受け入れという 4 つの基礎に基づいています。

GDEW の中核となる要素は、スマート メーター ゲートウェイの導入です。 今回提示されたロードマップでは、スマートメーターゲートウェイをエネルギー転換のための包括的なデジタル通信プラットフォームとしてさらに開発することが記載されている。 これにより、ネットワーク事業者から電力供給者、消費者に至るまで、エネルギー供給に関わる関係者に、生産と消費に関して必要な情報が提供されます。 同時に、スマート メーター ゲートウェイは最高レベルのデータ保護とデータ セキュリティを保証します。 なぜなら、エネルギー転換には単なる「スマートメーター」以上のものが必要だからです。

スマートメーターゲートウェイの最低限の技術基準は継続的に開発する必要があります。 エネルギー移行の要件に対応し、消費者への付加価値を確保し、セクター間連携の精神に基づいて機能し（特に熱、スマートホーム）、エレクトロモビリティを組み込み、ハッカー攻撃などの将来の脅威シナリオに備えなければなりません。 。 関連する規格のさらなる開発もロードマップの一部です。