Virtuelles Ökostrom Kraftwerk

(Vorbereitung der Implementierung eines österreichischen virtuellen Ökostrom-Kraftwerks)
 
Contact:Carlo Obersteiner
Project Team:Hans Auer, Carlo Obersteiner, Lukas Weißensteiner
 
Begin:
May 2006
Duration:
18 months
Status:
finished
 
Consortium:
oekostromAG
Siemens PSE
 
 
 
Further Project information:
PDF File
(103 kb)
 

Motivation

Steigende Anteile von Strom aus erneuerbaren Energiequellen stellen nicht nur aus Sicht der Netz- und Systemintegration eine Herausforderung dar, auch die Vermarktung ist durch die technologieabhängig eingeschränkte lang- und auch kurzfristige Planbarkeit der Aufbringung entsprechend anspruchsvoll. Während bei der Vermarktung von Wasserkraft saisonale Schwankungen ein entsprechendes Mengenrisiko bei der unterjährigen Planung darstellen, sind bei der Windenergie zudem untertägige Schwankungen mit einem entsprechenden Ausgleichsenergierisiko verbunden.

Abhängig vom Fördermechanismus für Ökostrom trägt letzteres Risiko entweder der Anlagenbetreiber oder der Endkunde. In Österreich erfolgt die Vermarktung von Ökostrom lt. geltendem Ökostromgesetz durch die Ökostromabwicklungsstelle (OeMAG). Nach Ablauf der Förderperiode haben Anlagenbetreiber nach wie vor die Option der Vermarktung über die OeMAG zu den lt. Ökostromgesetz vierteljährlich festgelegten Marktpreis abzüglich technologiespezifischer Ausgleichsenergiekosten. Alternativ können Anlagenbetreiber ihren Strom selbst vermarkten. Der Begutachtungsentwurf zur Novellierung des Ökostromgesetzes vom 23. November 2007 sieht in Ergänzung zur bestehenden Einspeiseregelung ein optionales Selbstvermarktungsmodell vor, bei dem die Vergütung lediglich die Differenz zwischen Großhandelsmarktpreis und Einspeisetarif zuzüglich Aufwendungen für Ausgleichsenergie und Administration deckt.

Anlagenbetreiber müssen sich zukünftig spätestens nach Ablauf der Förderperiode für eine Vermarktungsoption entscheiden. Im Falle einer Selbstvermarktung stellt sich die Frage, welche Ansätze zur Minderung des Ausgleichsenergierisikos unter den derzeitigen Rahmenbedingungen zielführend sind.

Inhalte und Zielsetzungen

Das zentrale Ziel des Projektes ist die Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit der netzintegrierten, dezentralen Stromproduktion aus erneuerbaren Energieträgern durch eine optimierte, aufeinander abgestimmte Betriebsweise von Kraftwerken und Verbrauchern im Modellsystem des Virtuellen Ökostrom Kraftwerks.

Dazu werden Erzeugungsanlagen, Verbraucher und Handelsverträge einer Modellbilanzgruppe im Energiemanagementsystem DEMS im Sinne eines Virtuellen Kraftwerks abgebildet. Betriebsmittel deren Erzeugung bzw. Verbrauch zeitlich flexibel ist, werden separat modelliert, um deren Einsatz für verschiedene Auslegungsvarianten bewerten zu können. Betriebsstrategien des Virtuellen Kraftwerks werden basierend auf den aktuellen Rahmenbedingungen im österreichischen Strommarkt erarbeitet und die Funktionalität des Energiemanagementsystems DEMS entsprechend deren Anforderungen adaptiert bzw. erweitert.

In Simulationsrechnungen wird einerseits der Einsatz von DEMS erprobt und andererseits das Erlöspotential von Betriebsstrategien basierend auf historischen Daten erhoben. Neben der Bewertung des wirtschaftlichen Nutzens erfolgt eine Kostenkalkulation unterschiedlicher Ausführungsvarianten des Virtuellen Kraftwerks.

Als zentrales Produkt dieses Projekts steht ein Pflichtenheft für die Umsetzung einer Pilotanwendung des Virtuellen Kraftwerks basierend auf DEMS zur Verfügung.

Methodische Vorgehensweise

Sämtliche Auswertungen basieren auf historischen Zeitreihen der Erzeugung und des Verbrauchs einer Modellbilanzgruppe. Der Handel am Day-Ahead-Markt wird mit historischen EEX-Spotmarkt-Preisen, Ausgleichsenergie mit den in der Regelzone Verbund-APG festgestellten Ausgleichsenergie-Clearingpreisen (AECP) bewertet. Auswertungen erfolgen für einen Betrachtungszeitraum von einem Jahr.

Die Bewertung des wirtschaftlichen Nutzens der im Projekt erarbeiteten Betriebsstrategien erfolgt durch Gegenüberstellung der jeweiligen Ausgleichsenergiekosten mit dem Referenzfall. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass keine kurzfristigen Maßnahmen zur Minderung der Ausgleichsenergie erfolgen, d.h. sämtliche Abweichungen zwischen historischer Aufbringung und Absatz (unter Berücksichtigung von Handelsfahrplänen) fallen als Ausgleichsenergie an und werden mit AECP bewertet.

Die Einsatz bzw. die Optimierung des Einsatzes von flexiblen Betriebsmitteln erfolgt je nach Betriebsstrategie nach unterschiedlichen Zielfunktionen:

· Minimierung des Day-Ahead prognostizierten AE-Bedarfs
(Idee des Virtuellen Kraftwerks)

· Maximierung des Erlöses durch Speicherbewirtschaftung gegen Spotmarktpreise (klassische Speicherbewirtschaftung)

· Speichereinsatz nach dem Stand der Regelzone
(Unterstützung des kurzfristigen Leistungsausgleichs im System)

Schließlich wird das Erlöspotential nach Betriebsstrategien und unterstellten Rahmenbedingungen gegenübergestellt und daraus Empfehlungen für die Umsetzung abgeleitet.

Ergebnisse

Unter den derzeitigen Rahmenbedingungen im österreichischen Strommarkt weist lediglich die Windenergie signifikante Ausgleichsenergiekosten auf. Voraussetzung für eine Minderung dieser Kosten ist eine möglichst genaue Windleistungsprognose. Wesentlich beeinflusst wird die Prognosegüte durch die geographische Verteilung von Windstandorten und den Prognosehorizont.

Durch Handel des prognostizierten windbedingten Ausgleichsenergiebedarfs am Day-Ahead-Markt lässt sich das Ausgleichsenergierisiko unter derzeitigen Rahmenbedingungen senken. Unter Berücksichtigung von Kosten für die Prognose lässt sich diese Strategie ab einer kumulierten Leistung von 15-30 MW wirtschaftlich darstellen.

Das Erlöspotential des optimierten Einsatzes flexibler Betriebsmittel im Virtuellen Kraftwerk ist je nach Betriebsstrategie sehr unterschiedlich. Am wenigsten attraktiv erweist sich der oft propagierte Ansatz, flexible Anlagen zum Ausgleich von Unsicherheiten innerhalb der Bilanzgruppe zu nutzen. Ein signifikant besseres Ergebnis liefert die Einsatzoptimierung nach Anforderungen des Gesamtsystems. Die Speicherbewirtschaftung gegen Spotmarktpreise weist dabei ein vergleichbares Potential wie der Ansatz der Regelenergiebereitstellung auf. Beide Strategien sind unabhängig vom Saldo der Bilanzgruppe und können daher mit dem Day-Ahead-Handel kombiniert werden.

Voraussetzung für die Realisierung eines Virtuellen Kraftwerks ist eine kritische Anzahl von geeigneten zeitlich flexiblen Anwendungen. Aufgrund der spezifischen Kosten der Einbindung dezentraler Einheiten in das Virtuelle Kraftwerk sollte bei der Auswahl auf eine möglichst hohe Leistung, vollständige Automatisierbarkeit und eine möglichst uneingeschränkte Flexibilität geachtet werden.

 
last update: 2009-11-27

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