This Master’s thesis project aims to define the technical and regulatory framework of asystem flexibility service utilizing distributed flexibilities connected to the low-voltage (LV)level. The flexibility service outlined here is local balancing, with the purpose of increasing theload-generation balance in LV networks using thermostatically controlled loads and ElectricalEnergy Storage (EES) devices. The thesis is performed at Avacon Netz GmbH, a GermanDSO, as part of the German demo for project InterFlex.The first part of the thesis encompasses the technical framework of local balancing. For thispurpose, day-ahead scheduling algorithms for heat pumps and EES devices are proposed toincrease the local consumption of distributed generation, and thereby decrease the reversepower flow and load peaks. Two scheduling algorithms are proposed in this thesis, one basedon numerical methods and one on optimization. The proposed algorithms are simulated fornine LV-networks in Avacon Netz’ grid area. The simulation results show that by utilizing allthe residential heat pumps and EES devices, the load peaks and the peak reverse flow can bereduced by up to 21.30% and 37.30% respectively.The commercial and regulatory framework of local balancing are analyzed in the second part ofthe thesis. The said service can be traded either using market-based mechanisms, or throughbilateral contracts between the DSO and the flexibility providers. Utilization of distributedflexibilities through the DSO has been vaguely mentioned in the German Energy Industry Act.The contractual framework and level of load interference has yet to be explicitly defined. Themarket-based trading is also analyzed in Part II, proposing a local semi-competitive marketfor flexibility services. Unlike flexibility services such as voltage or frequency control, localbalancing does not require a high level of DSO-TSO coordination. The service optimizesnetwork-capacity allocation, and makes room for additional integration of renewable-basedgeneration.

Syftet med detta examensarbete är att definiera det tekniska och regulatoriska ramverketför en flexibilitetstjänst som utnyttjar distribuerad flexibilitet kopplade till distributionssystemetslågspänningsnät (LV). Den flexibilitetstjänst som beskrivs här kallas lokal balansering,med syftet att öka balansen mellan den producerade och den utnyttjade effekten i enskildalågspänningsnät med hjälp av termostatstyrda laster och elektrisk energilagring (EES). Examensarbetetutförs i samarbete med det tyska elnätsbolaget Avacon Netz GmbH som ettdelprojekt av det europeiska projektet InterFlex.Rapporten består av två delar. Den första delen beskriver den tekniska processen för lokalbalansering. I denna rapport föreslås två algoritmer, en baserad på numeriska- och en baseradpå optimeringsmetoder, för schemaläggning av värmepumpar och EES med syftet attöka den lokala användningen av den lokalt producerade eleffekten. Algoritmerna tillämpas pånio lågspänningsnät, och simuleringsresultaten visar att de föreslagna algoritmerna kan minskaeffekttopparna och effektflödet till högre spänningsnivåer med upp till 21,30%, respektive37,30%.I andra delen av rapporten beskrivs och analyseras det kommersiella och regulatoriska ramverketför lokal balansering. Handeln av denna tjänst kan ske antingen genom marknadsbaserademekanismer eller genom bilaterala handel mellan ett elnätsbolag och flexibilitetsleverantörer.Den tyska energilagen ger en vag beskrivning av reglerna kring användningen av småskalig ochdistribuerad flexibilitet i elnätet och kontraktsformer och de tillåtna gränserna för utnyttjandetav dessa resurser har ännu inte specificerats. Den marknadsbaserade handeln analyserasockså i del II. Här föreslås en lokal marknad för flexibilitetstjänster. Till skillnad från flexibilitetstjänstersom spänning- eller frekvensreglering, kräver lokal balansering inte en hög nivå avsamarbete mellan stam- och regionnätägare. Tjänsten optimerar resursanvändningen i nätetoch ökar nätets kapacitet för förnybar elproduktion.