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Jahresbericht 2007 - FGE - RWTH Aachen University

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DISSERTATIONEN täten

DISSERTATIONEN täten die insgesamt absetzbare Leistung und -arbeit einschränkt. Erwartungs- 350 28% relative wert Mio. € 24% Erhöhung Zahlungs- 250 20% Einzahlungsströme 200 16% überschüsse 150 12% SRR RL neg MR RL neg 100 50 0 8% 4% 0% SRR RA pos -50 SRR RL pos -100 MR RL pos FE Verkauf -150 FE FE+SRR FE+MR FE +MR+SRR Brennstoff SRR RA neg Bild 4: Zahlungsströme bei optimierter Vermarktung eines Steinkohlekraftwerks Die Teilnahme an Märkten für Reserve bietet demnach Möglichkeiten, zusätzliche Einzahlungsüberschüsse zu erwirtschaften. Aufgrund der unterschiedlichen Erzeugungskosten und der technischen Restriktionen sind die Märkte nicht für alle Kraftwerkstypen gleichermaßen geeignet. Durch Optimierung der Vermarktung mittels KEHP kann sowohl für neue als auch für bestehende Kraftwerke das wirtschaftliche Potenzial von Reserve- und Fahrplanenergiemärkten sowie deren Wechselwirkungen abgeschätzt werden. Im folgenden Untersuchungspunkt soll aufgezeigt werden, dass bei Integration eines Kraftwerks in einen Kraftwerkspool zusätzliche Einzahlungsüberschüsse durch Synergien bei einer gemeinschaftlichen Einsatzweise und Vermarktungsstrategie erschlossen werden können. Ansätze wie bspw. auf Basis von Realoptionen betrachten originär jede Option isoliert. Dadurch können etwaige Wechselwirkungen mit bereits bestehenden Erzeugungsanlagen beim Kraftwerksbetrieb oder bei Teilnahme an den einzelnen Märkten nicht berücksichtigt werden. Stattdessen soll aufgezeigt werden, dass durch Anwendung der KEHP die Synergievorteile eines Kraftwerkspools quantifiziert werden können. Im betrachteten Kraftwerkspool (Bild 5) wird zwar – absolut betrachtet – weniger SRR vermarktet, allerdings wird die Bereitstellung von Reserveleistung und -arbeit im Kraftwerkspool zwischen den Anlagen verschoben. So wird bspw. mit der Pumpe des PSKW mehr negative RL vorgehalten, während die negative RA zu einem Großteil sowohl durch die Turbine als auch durch die Pumpe des PSKW erbracht wird. Die positive RA wird im Pool fast ausschließlich durch das Steinkohlekraftwerk geliefert. Damit einher geht eine Verschiebung der Leistungsvorhaltung von positiver RL zum Steinkoh- lekraftwerk. Insgesamt bewirken die Verlagerungen von RL und RA, dass das PSKW neben dem Preishub am Markt für FE auch Preisdifferenzen zwischen den Märkten für FE und SRR nutzen kann. Durch zusätzliche Nutzung des SK kann für das PSKW ein teilweise kostenungünstiger Wälzbetrieb am Markt für FE zur energetischen Kompensation der erbrachten RA vermieden werden. Erwartungs- 350 wert Mio. € Zahlungs- 250 ströme 200 150 100 50 0 -50 -100 -150 18,6 159,8 184,9 PSKW SK Pool PSKW+SK SRR RL neg SRR RA pos SRR RL pos Verkauf FE Einkauf Brennstoff SRR RA neg Einzahlungsüberschuss Bild 5: Bewertung eines Kraftwerkspools bestehend aus Steinkohlekraftwerk (SK) und Pumpspeicherkraftwerk (PSKW) Es zeigt sich, dass für die Bewertung von Kraftwerksanlagen ein evtl. bestehender Kraftwerkspool in Betracht gezogen werden muss. Insbesondere bei der Vermarktung von Reserveprodukten unterschiedlicher Regelrichtungen, die zum einen eine Leistungsbereitstellung, zum anderen eine Lieferung von Arbeit über einen Zeitraum von mehreren zusammenhängenden Stunden erfordern, sind unterschiedliche Kraftwerkstypen vorteilhaft. Die Kombination von einsatzflexiblen Anlagen, die hohe variable Erzeugungskosten aufweisen können, mit einsatzstarren Anlagen, die geringe variable Erzeugungskosten haben, bringt Synergiepotenziale bei einer optimierten Vermarktung von Fahrplanenergie und Reserve. Ein Verfahren zur KEHP kann somit als Entscheidungshilfe für die Identifikation eines Kraftwerktyps genutzt werden, der ein bestehendes Erzeugungsportfolio optimal ergänzt. 6 Zusammenfassung der Erkenntnisse Die exemplarischen Untersuchungen für unterschiedliche Kraftwerkstypen zeigen, dass – abhängig vom betrachteten System – Verfahren mit einer geringen Modellierungsgenauigkeit zu ausreichend genauen Ergebnissen bei der Bewertung von Kraftwerksinvestitionen führen können. Im Fall von Investitionsalternativen hingegen, bei denen bspw. Wahlmöglichkeiten bzgl. der Erzeugungstechnologie bestehen, sollte die relative Vorteilhaftigkeit mit stochastischen Verfahren der KEHP möglichst detailliert ermittelt werden, insbesondere im Fall ihrer Integration in einen Kraftwerkspool. 28 IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007

In Tab. 3 sind die im Rahmen aller exemplarischen Untersuchungen angewendeten Verfahren und deren Eignung zur Quantifizierung der Zahlungsströme für die unterschiedlichen Kraftwerkstypen und Märkte zusammengestellt. Die Verfahren der statischen Bewertung anhand jährlicher Erwartungswerte bzw. historischer Einsatzpläne mit zukünftigen Entwicklungen der Planungsunsicherheiten stellen dabei die geringste Modellierungsgenauigkeit dar. Die stochastische Kraftwerkseinsatz- und Handelsplanung (KEHP) mit Lagrange Relaxation hingegen bietet die höchste Detailtiefe bzgl. technischer und wirtschaftlicher Restriktionen sowie der Kosten- und Erlösstruktur. Je nach Erzeugungskostenniveau im Vergleich zu den Marktpreisen für Fahrplanenergie und Reserve sowie den technischen Restriktionen der thermischen Kraftwerke sind unterschiedliche Verfahren zu wählen. Eine statische Betrachtungsweise, z. B. anhand historischer Einsatzpläne, ist nur für den Kraftwerkstyp Braunkohledampfturbine geeignet, da Preisveränderungen sich wenig auf die generell hohe Auslastung durch Fahrplanenergie auswirken. Für hydraulische Kraftwerke empfiehlt sich das Verfahren der KEHP in Verbindung mit der LP oder sogar QP. Verfahren Kraftwerkstyp/Märkte statische Verfahren (erfahrungsbasierte Einsatzannahmen, Handelsvolumen etc.) stündlich ausübbare Realoption (keine technischen/wirtschaftlichen Restriktionen) simulativer Ansatz: stochastische KEHP mit Linearer/Quadratischer Programmierung simulativer Ansatz: stochastische KEHP mit Lagrange Relaxation Typ Braunkohle nur Markt für FE: Typ Steinkohle, Erdgasturbine Märkte für FE / FE und RE: Typ PSKW, vernetzte Gruppe, hydraulischer Kraftwerkspool nur Markt für FE: Erdgasdampfturbine Märkte für FE und RE: Typ Steinkohle, Erdgasdampfturbine, Erdgasturbine, hydrothermischer Kraftwerkspool Tab. 3: Notwendige Modellierungsgenauigkeit der Verfahren zur Quantifizierung der Zahlungsströme für verschiedene Kraftwerkstypen DISSERTATIONEN Für einen Kraftwerkspool sollte auf Verfahren zur KEHP mit der hohen Detailtiefe der LR zurückgegriffen werden, um die Interdependenzen der Einsatzweise und der Vermarktungsvorteile erfassen zu können. Einzig für einen hydraulischen Kraftwerkpool erweist sich die KEHP mit QP, fallweise auch mit LP, als ausreichend genau. 7 Literatur [1] Schmidt, R. H.; Terberger, E. Grundzüge der Investitions- und Finanzierungstheorie Gabler Verlag, 4. Auflage, Wiesbaden 1997 [2] Zweites Gesetz zur Neuregelung des Energiewirtschaftsrechts Bundesgesetzblatt, Jg. 2005, Teil I, Nr. 42 [3] Internetplattform zur Ausschreibung von Regelleistung der deutschen ÜNB http://www.regelleistung.net, Stand: 16.2.2007 [4] Schmöller, H. K. Modellierung von Unsicherheiten bei der mittelfristigen Stromerzeugungs- und Handelsplanung Dissertation RWTH Aachen, ABEV Bd. 103, Klinkenberg Verlag, Aachen 2005 [5] St. Germain, J. P.; Humphreys, H. B. Peaking Plant Valuation: A Discounted Cashflow/Real Option Comparison In: Ronn, E. I.: Real Options and Energy Management, Risk Books, 2002 [6] Hartmann, Th. Bewertung von Kraftwerken und Verträgen im liberalisierten Strommarkt Jahresbericht 2006, ABEV Bd. 109, Klinkenberg Verlag, Aachen 2006, S. 90-93 [7] Krasenbrink, B. Integrierte Jahresplanung von Elektrizitätserzeugung und -handel Dissertation RWTH Aachen, ABEV Bd. 81, Klinkenberg Verlag Aachen, 2002 IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007 29

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