Jahresbericht 2007 - FGE - RWTH Aachen University

FORSCHUNGSPROJEKTE
Stochastische Optimierung von Erdgasportfolios
Stochastic Optimization of Natural Gas Portfolios
Dipl.-Ing. M.Sc. Uwe Padberg
uwe.padberg@iaew.rwth-aachen.de
In den kommenden Jahren wird aufgrund der steigenden Attraktivität der Stromerzeugung in Erdgaskraftwerken durch
verhältnismäßig geringe Treibhausgasemissionen und einer zunehmenden Verbreitung des Erdgasverbrauchs in Haushalten
mit einem deutlichen Anstieg des Erdgasverbrauchs gerechnet. Zusätzlich entstehen durch die Liberalisierung
des Erdgasmarktes für Handelsunternehmen im Erdgassektor Chancen, neue Kunden zu gewinnen und Risiken, Kunden
an die Konkurrenz zu verlieren. Somit wird ein steigender Kostendruck aufgrund des zunehmenden Wettbewerbs im
Erdgassektor erwartet. Unter diesen Umständen wird die Optimierung von Erdgasportfolios für Handelsunternehmen
zunehmend wichtiger. Diese Optimierung muss unter Berücksichtigung von Unsicherheiten erfolgen. So hängt beispielsweise
der Bedarf an Erdgas sehr stark von der Außentemperatur ab. Des Weiteren kann der Gaspreis politisch
beeinflusst werden oder bedingt durch zunehmend schwierigere technische Produktionsbedingungen ansteigen. Daher
ist das Ziel dieser Arbeit die Entwicklung eines Verfahrens, das das profitmaximale Erdgasportfolio unter Berücksichtigung
von Unsicherheiten und technischen Rahmenbedingungen bestimmt.
Within the next years a significant increase for the demand of natural gas is expected due to the increasing attraction
of electricity generation in gas fired plants with comparatively low greenhouse gas emissions and an ascending
diffusion in household consumption. Additionally, for commercial enterprises of the natural gas sector, chances to
acquire new customers and risks to lose own customers to competitors emerge from the liberalization of the natural gas
market. Thus, a rising cost pressure in the natural gas sector caused by the intensifying competition is expected. Under
these circumstances, the optimization of natural gas portfolios of commercial enterprises becomes more important.
Under consideration of the uncertainties, this optimization has to be carried out. For example, the demand on natural
gas strongly depends on the outdoor temperature. The gas price might be influenced by policy or may rise due to
aggravating production conditions. Therefore, the objective of this work is the development of an optimization method
to calculate a profit-maximising natural gas portfolio under consideration of planning uncertainties and technical frame
conditions.
1 Einleitung
Durch die Liberalisierung des Erdgasmarktes haben
Endverbraucher die freie Wahl ihres Versorgers,
wodurch sich derzeit ein Preiswettbewerb zwischen
den Erdgashandelsunternehmen entwickelt. Diese
haben dadurch einerseits die Chance, neue Kunden zu
gewinnen, andererseits entsteht die Gefahr, Kunden an
die Konkurrenz zu verlieren [1].
Im HuK-Sektor (Haushalte und Kleinverbraucher) wird
Erdgas verstärkt zur Wärmeerzeugung eingesetzt. Die
Verwendung von Erdgas wird zudem durch den Handel
mit Emissionszertifikaten begünstigt, da Erdgas die
niedrigsten spezifischen CO 2 -Emissionen aller fossilen
Energieträger aufweist.
Der voraussichtliche Anstieg des Erdgasverbrauchs und
der einsetzende Wettbewerb auf dem Gasmarkt
zwingen die Handelsunternehmen der Gaswirtschaft,
die benötigten Erdgasmengen möglichst kostengünstig
zu beschaffen. Dabei sind Unsicherheiten in der
Beschaffungsplanung zu berücksichtigen. Diese
Unsicherheiten betreffen einerseits die Nachfrage, die
sehr stark von der Außentemperatur abhängig ist und
andererseits die Preise für Erdgas, die durch zunehmend
steigende Erschließungskosten für neue Felder,
aber auch durch politische Einflussnahme variieren
können.
Daher ist das Ziel der hier vorgestellten Arbeit die
Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung von
optimalen Erdgasportfolios für Erdgashandelsunternehmen
unter Berücksichtigung von technischen
Rahmenbedingungen und Unsicherheiten.
2 Analyse und Modellbildung
In diesem Abschnitt werden die Komponenten eines
Erdgasversorgungssystems analysiert (Bild 1).
2.1 Erdgaslagerstätten
Erdgas ist ein Naturprodukt, das aus unterirdischen Lagerstätten
durch Ausförderung gewonnen (produziert)
wird. Der größte Anteil des deutschen Erdgases wird
importiert, ein geringer Anteil stammt aus innerdeutscher
Produktion.
88 IAEW – FGE – JAHRESBERICHT 2007