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Jahresbericht 2007 - FGE - RWTH Aachen University

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STUDIENBEISPIELE

STUDIENBEISPIELE Bewertung von Ausbauoptionen hydraulischer Kraftwerksgruppen Evaluating Optional Expansion for Interconnected Hydro Power Plants Dipl.-Ing. Tobias Mirbach; Dr.-Ing. Gerd Hinüber tobias.mirbach@iaew.rwth-aachen.de, gerd.hinueber@iaew.rwth-aachen.de Im Zuge der europaweiten Liberalisierung des Energiesektors stehen Stromerzeugungsunternehmen in nationalem wie internationalem Wettbewerb. Zudem ergeben sich veränderte Rahmenbedingungen in Folge von Angebots- und Nachfragestrukturentwicklungen, und es bieten sich neue Absatzalternativen, wie bspw. an den Märkten für Reserve. Diese Entwicklungen erfordern bei den Unternehmen Überlegungen zur Anpassung der Struktur des eigenen Erzeugungsparks und somit eine Evaluierung eventueller Aus- und Neubauprojekte. Da Investitionen speziell in hydraulische Kraftwerksgruppen kapitalintensiv sowie irreversibel sind und sich durch lange Projektierungs- und Abschreibungszeiten kennzeichnen, ist eine fundierte Bewertung dieser Projekte hinsichtlich ihrer Rentabilität, die im Wesentlichen von der Marktpreisentwicklung abhängt, notwendig. Die zukünftigen Marktpreise wurden im Rahmen dieser Studie über Entwicklungsszenarien relevanter Einflussgrößen generiert, auf Basis derer der zukünftige Wert von Ausbauoptionen abgeschätzt wurde. Anhand eines Vergleichs von zu erwartendem Erlöspotenzial und entsprechenden Investitionskosten kann die Rentabilität verschiedener Ausbauoptionen bestimmt und Entscheidungen über einen eventuellen Kraftwerksausbau getätigt werden. Due to the liberalisation of the European electricity market, power generation companies are exposed to national and international competition. In addition, there are new conditions because of the changing situation of supply and demand as well as new marketing opportunities, e.g. reserve markets. For this reason, it is essential to the power generation companies to reconsider the portfolio of generating assets, and the question of evaluating potential projects of expansion is gaining in importance. Especially expansion for interconnected hydro power plants are characterized by long project planning and amortization periods, hence, it is essential to investigate their economic profitability which primarily depends on the market price. In the scope of this study, the market prices for the future period under consideration are based on scenarios of possible realisations of the relevant influencing factors. On the basis of these market prices, the potential projects have been evaluated. The economic profitability of different projects for expansion can be determined by comparing the revenues with the investment costs, and conclusions can be made concerning the decision-making. 1 Hintergrund Im liberalisierten europäischen Markt für elektrische Energie bieten sich Erzeugungsunternehmen derzeit attraktive Vermarktungsmöglichkeiten sowohl an Märkten für elektrische Fahrplanenergie als auch an den in jüngerer Vergangenheit preislich sehr interessanten Märkten für Reserve. Darüber hinaus sieht sich die Energiewirtschaft einer Reihe von weiteren einschneidenden Veränderungen gegenüber. Neben der geografischen Ausweitung des Marktes und damit der Veränderung sowohl der Angebots- als auch der Nachfragestruktur durch die bereits zum 01.05.2004 begonnene Osterweiterung der EU sind hier der Handel mit Emissionszertifikaten beginnend mit dem 01.01.2005 [1] sowie die Wasserrahmenrichtlinie des Europäischen Rates und des Parlaments [2] als europaweit wirkende Veränderungen zu nennen. Daneben stehen eine Vielzahl nationaler energiepolitischer Entscheidungen, wie bspw. politisch angestrebte Förderziele der regenerativen Elektrizitätserzeugung oder das Gesetz zur geordneten Beendigung der Kernenergienutzung zur gewerblichen Stromerzeugung in Deutschland [3], die ebenfalls Rückwirkungen auf das gesamteuropäische System der elektrischen Energieversorgung haben werden. Vor diesem Hintergrund stellt sich für Stromerzeugungsunternehmen die Frage, ob ihr Erzeugungsportfolio den geänderten Rahmenbedingungen entsprechend zusammengesetzt ist oder eine Anpassung oder Erweiterung des eigenen Erzeugungsparks ökonomisch sinnvoll erscheint. Allgemein stehen Erzeugungsunternehmen bei derartigen Fragestellungen vor der Aufgabe, die Rentabilität der meist sehr kapitalintensiven und durch lange Abschreibungszeiten gekennzeichneten Projekte nachhaltig abzuschätzen. Die Rentabilität einer derartigen Investition wird über die Relation zwischen wohlbekannten Investitionsaufwendungen und demgegenüber nur unsicher einschätzbaren Erlösen während der Betriebsphase bestimmt. Ziel der Studie ist die Analyse und strukturierte Bewertung der die langfristige Marktpreisentwicklung 108 IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007

nachhaltig beeinflussenden Größen und eine Abschätzung einerseits der Sensitivität dieser Größen auf die Marktpreise, andererseits deren wahrscheinliche Entwicklung basierend auf der Analyse und Konsolidierung einer Vielzahl von Prognosestudien. Daraus werden eine Einschätzung des Wertes von Ausbauoptionen hydraulischer Kraftwerksgruppen sowie das Investitionsrisiko bei unterschiedlichen Marktentwicklungen abgeleitet. 2 Methodisches Vorgehen Die Bewertung der möglichen Ausbauoptionen erfolgt basierend auf dem Ansatz einer Vermarktung am zukünftigen Strommarkt, wozu jedoch die Verwendung zukünftiger Marktpreise erforderlich ist. Diese Preise sind nicht bekannt und müssen für die Zukunft prognostiziert werden. Hierbei kann jedoch keine Extrapolation der historischen Marktpreise durchgeführt werden, da bei dieser Vorgehensweise veränderte Randbedingungen in der Zukunft nicht berücksichtigt werden. Stattdessen wird das im Folgenden beschriebene methodische Vorgehen verwendet, das auf der Überlegung der Zusammensetzung der Marktpreise aus fundamentaler sowie nichtfundamentaler Komponente aufbaut. Die fundamentale Preiskomponente stellt hierbei eine erklärbare Komponente dar, die auf den Grenzkosten des Erzeugungssystems basiert. Die nichtfundamental getriebene Komponente repräsentiert einen nicht erklärbaren Aufschlag, der den unvollkommenen Markt sowie das strategische Bieterverhalten der Marktteilnehmer abbildet. Einen Überblick über das methodische Vorgehen gibt Bild 1. Festlegung von zukünftigen Entwicklungsszenarien Marktsimulation zur Ermittlung der zukünftigen Grenzkosten Analyse des historischen Verhältnisses von Grenzkosten zu Marktpreisen Ableitung mathematischer Modelle und zukünftiger Szenarien Synthese zu Szenarien zukünftiger Marktpreise Simulation Simulation der der Vermarktung Vermarktung von von Ausbauoptionen Ausbauoptionen Simulation Simulation der der der Vermarktung Vermarktung von von von Ausbauoptionen Ausbauoptionen Simulation der der Vermarktung von von Ausbauoptionen Bild 1: Methodisches Vorgehen Zur Ermittlung der zukünftigen Grenzkosten, d. h. der fundamentalen Preiskomponente, müssen zunächst die möglichen Entwicklungsszenarien für den Betrach- STUDIENBEISPIELE tungsbereich festgelegt werden. Auf dieser Basis werden Marktsimulationen durchgeführt, aus denen die zukünftigen Grenzkosten bestimmt werden können. Um die zukünftige nichtfundamental getriebene Preiskomponente abzuschätzen, wird zunächst der historische Aufschlag aus Differenzbildung zwischen den historischen Marktpreisen und historischen Grenzkosten, die durch Marktsimulationen für vergangene Jahre bestimmt werden können, ermittelt. Diese Zeitreihe der historischen Aufschläge wird im Anschluss analysiert und die charakteristischen mathematischen Eigenschaften abgeleitet. Abschließend werden die historischen Aufschläge unter Beibehaltung der mathematischen Eigenschaften in die Zukunft fortgeschrieben, was aufgrund der stochastischen Anteile zur Abbildung verschiedener möglicher Szenarien, d. h. möglicher zukünftiger Realisationen, führt. In der Synthese erfolgt die Addition der zwei im Vorfeld beschriebenen Komponenten. Unter Verwendung dieser generierten Marktpreise können die Ausbauoptionen durch Simulation der Vermarktung am Strommarkt bewertet werden. 2.1 Ermittlung der fundamentalen Preiskomponente Die Ermittlung der fundamentalen Preiskomponente erfolgt durch Marktsimulationen. Hierfür wird zunächst der Betrachtungsbereich abgegrenzt, bevor die relevanten Einflussgrößen auf die Erlössituation von Kraftwerksausbauten analysiert und quantifiziert werden. 2.1.1 Abgrenzung des Betrachtungsbereiches Die geografische Abgrenzung des zu untersuchenden Systems orientiert sich an der Situation des UCTE- Verbundnetzes. Betrachtet wird das zentraleuropäische System, bestehend aus Deutschland, Österreich, Italien, Schweiz, Frankreich sowie Belgien/Niederlande. Die neuen EU-Mitgliedsländer Polen, Tschechien, Slowakei, Ungarn und Slowenien werden in aggregierter Form (EU Ost) berücksichtigt. Die Nordel-Länder bleiben ebenso wie Großbritannien wegen ihrer eng begrenzten Kuppelkapazitäten außer Betracht. Da das Untersuchungsziel die Ableitung der Wirtschaftlichkeit von Kraftwerksausbauten darstellt, ist eine dementsprechend sinnvolle zeitliche Abgrenzung vorzunehmen. Als Analysezeitraum für die nachfolgenden Untersuchungen werden daher die Jahre 2010 bis 2030 angesetzt. Aufgrund der Komplexität der Optimierungsrechnungen beschränken sich die Untersuchungen auf ausgewählte Jahre. IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007 109

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