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Mit der zunehmenden Einspeisung der neuen Erneuerbaren wird die Vorhaltung und Bereitstellung von Regelenergie immer wichtiger. Regelenergie dient dazu, das Netz bei Bedarf zu stabilisieren. Ist der Verbrauch höher als die Einspeisung, muss zusätzlich Energie produziert werden. Ist der Verbrauch tiefer als die Einspeisung, muss die Produktion zurückgefahren werden. Kraftwerksbetreiber können ihre Bereitschaft, auf Abruf mehr oder weniger Energie zu produzieren, auf dem Markt für Systemdienstleistungen (SDL oder auch Regelenergiemarkt) tages- und wochenweise anbieten. Es stellt sich die Frage, zu welchem Preis solche Systemdienstleistungen erbracht werden und wie Zuschläge und allfällige Abrufe optimal auf die Produktionsanlagen verteilt werden. Hier kann die numerische Optimierung wichtige Hilfestellung bieten.

Berechnung von Opportunitätskosten

Da Preisprognosen für den SDL-Markt schwierig zu erstellen sind, wird ein Opportunitäts­kosten-Ansatz gewählt, um Vorschläge für SDL-Gebote (Mengen, Preise) zu erzeugen. Dabei wird ein Kraftwerk oder ein Portfolio mit verschiedenen SDL-Vorgaben optimiert und einer Optimierung ohne Vorhaltung gegenübergestellt.

Die Opportunitätskosten ergeben sich jeweils aus dem unterschiedlichen Ertrag zwischen den Profilen mit Vorhaltung gegenüber dem Profil ohne Vorhaltung. Die Differenz muss durch den Leistungspreis gedeckt werden. Dadurch kann eine Angebotskurve mit Preisen zu den ent­sprechenden Mengen erstellt werden. Die orange Kurve (vgl. Grafik 1) stellt den Einsatz ohne Vorhaltung, die blaue mit Vorhaltung dar (+/- 50 MW). Durch die Vorhaltung entsteht eine suboptimale Fahrweise, die den Spot-Ertrag um rund 35’000 EUR vermindert. Dieser Minderertrag auf dem Spotmarkt muss entsprechend durch Ertrag aus dem SDL-Markt ausgeglichen werden. Bei Wasserkraftwerken hängt die Höhe der Opportunitätskosten von vielen Faktoren wie Marktpreisen, Verfügbarkeit der Maschinen, Zuflusssituation und Speicherfüllung ab. All diese Faktoren können in der Berechnung der Opportunitätskosten berücksichtigt werden.


Optimale Verteilung von Zuschlägen

Moderne Optimierungssoftware bietet die Möglichkeit, Reserveleistung optimal auf die präqualifizierten Maschinen zu verteilen. Weiter ist eine optimierte Verteilung innerhalb des Kraftwerkportfolios möglich. Durch die Verteilung im Portfolio können dabei die Opportunitätskosten zum Teil beträchtlich gesenkt werden. Grafik 2 zeigt die Reduktion in den Opportunitätskosten, wenn eine Reserveleistung von gesamthaft +/- 100 MW separat auf zwei verschiedenen Anlagen vorgehalten oder optimiert über beide Anlagen verteilt wird. Die Kosten für die Vorhaltung sinken um rund 55’000 EUR/MW/Woche.

Fazit:

Moderne Optimierungssoftware bietet nicht nur die Möglichkeit, Kosten für das Erbringen von SDL unter Berücksichtigung aller wesentlichen Faktoren zu bestimmen, sondern erlaubt auch,  Reserveleistung in optimaler Weise über alle präqualifizierten Turbinen und Pumpen im Kraftwerksportfolio zu verteilen. Dies führt zu tieferen Opportunitätskosten bei der Vorhaltung und somit zu höheren Erträgen an den Regelenergiemärkten.

Anton Lüthi

Anton Lüthi

Als Operations Research Analyst ist der Physiker zuständig für die tägliche numerische Optimierung aller flexiblen Kraftwerke bei der BKW. Dazu entwickelt und unterhält er die Optimierungsmodelle und hält die Optimierungslandschaft auf dem neusten Stand.

Juerg Eschmann

Juerg Eschmann

Als Leiter Asset Optimisation & Analysis ist er für die optimale Bewirtschaftung aller Pumpspeicher- und thermischen Kraftwerke der BKW verantwortlich. Zu deren Vermarktung entwickelt und betreibt er energiewirtschaftliche Modelle und Marktanalysen.