FAHRPLANOPTIMIERTE BETRIEBSWEISE VON KWK - ANLAGEN

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1 FAHRPLANOPTIMIERTE BETRIEBSWEISE VON KWK - ANLAGEN 12. KWK Impulstagung Dezember 2018 Prof. Dr. R. Simon, TSB Michael Küster, VSE AG

2 Konsequenzen des Ausbaus der EE-Stromerzeuger Stromerzeugung vor allem auf der Basis von Wind und Sonne kann nicht kontinuierlich erfolgen fluktuierende Einspeisung Um die notwendigen hohen Anteile des CO 2 -freien Stroms zu bekommen, müssen Überschusssituationen organisiert werden. Auswirkung auf die Strommärkte Auswirkung auf die Netzführung Aktueller Stand vom Apr. 2018: über h/a Rückspeisung aus dem EWR Netz in 2017 Flexibilisierung der KWK bedeutet höhere Wertschöpfung und passt in die Energiezukunft 2 Transferstelle Bingen

3 Regelenergiemärkte Regelenergiemärkte sind Startmärkte für die Flexibilisierung. Es sind die am einfachsten zu erreichenden Märkte Abrufe v.a. in der Sekundärregelleistung haben deutlich zugenommen SRL pos - Entwicklung SRL neg - Entwicklung 3 Transferstelle Bingen

4 Regelenergiemärkte Regelenergiemärkte sind Startmärkte für die Flexibilisierung. Es sind die am einfachsten zu erreichenden Märkte Abrufe v.a. in der Sekundärregelleistung haben deutlich zugenommen Die Leistungspreise sind in den letzten Jahren gesunken Leistungspreis in / MW a 4 Transferstelle Bingen

5 Regelenergiemärkte Regelenergiemärkte sind Startmärkte für die Flexibilisierung. Es sind die am einfachsten zu erreichenden Märkte Abrufe v.a. in der Sekundärregelleistung haben deutlich zugenommen Die Leistungspreise sind in den letzten Jahren gesunken Regelenergiemärkte finanzieren den Startaufwand der Flexibilisierung. Bei ihnen muss die Flexibiliserung aber nicht stehen bleiben Leistungspreis in / MW a 5 Transferstelle Bingen

6 Spotmarkt: Day-Ahead

7 Spotmarkt: IntraDay

8 Spotmarkt: IntraDay 2016,

9 Spotmarkt: IntraDay 2016, 2017 und

10 Entwicklung der Spotmärkte (DayAhead) 2/2 Anzahl positiver und negativer Extrempreise in der EU Quelle: Energy Brainpool, Transferstelle Bingen

11 Stromwertigkeit Faktor 1: Zeitpunkt der Stromerzeugung Erfolgt Stromeinspeisung verstärkt in Zeiten (relativ) hoher Börsenpreise, können Mehrerlöse (z. B. gegenüber dem üblichen Preis) generiert werden. 11 Transferstelle Bingen

12 Stromwertigkeit Faktor 1: Zeitpunkt der Stromerzeugung Zeitlich ungünstige Einspeisung kann aber zu minderwertigem Einspeiseprofil führen (Direktvermarktungserlös < üblicher Preis) 12 Transferstelle Bingen

13 Stromwertigkeit Faktor 2: Prognostizierbarkeit Vermarkter verkaufen Strom i.d.r. Day-Ahead Um Fahrplan erstellen und veräußern zu können, muss die KWK- Stromerzeugung bereits am Vortag geplant / prognostiziert werden Wird Fahrplan nicht eingehalten, werden Abweichungen über Ausgleichsenergie glattgestellt Preise für Ausgleichsenergie sind sehr volatil (häufig auch negativ) und nicht planbar Beispiel: Anlage erzeugt abweichend vom Fahrplan zu viel Strom, Ausgleichsenergiepreis ist negativ: Für erzeugten Strom muss Geld gezahlt werden. Aber auch umgekehrt denkbar: Für abweichend vom Fahrplan nicht erzeugten Strom wird Geld gezahlt. Prognostizierbarkeit minimiert Ausgleichsenergierisiken (Vermarkter werden diese immer einpreisen) 13 Transferstelle Bingen

14 Regelenergie existiert auch in der Gaswirtschaft Der Markt im Überblick Netzstabilisierung erfolgt überwiegend über Börse im kontinuierlichen Handel Absicherung über longterm options (LTO) mit Leistungspreisen im Auktionsverfahren; Einsatz nur bei Nichtverfügbarkeit der Börse Leistungspreisentwicklung lange vergleichbar mit MRL/SRL 14 Leichte Marktregeländerungen führen zu Wiederbelebung

15 VSE: Unser Flexibilitätspool Strom Gas Gebündelte Leistung: ~ 780MW MRL: 70% SRL: 30% Alle Regelzonen V. a. Ausbau der Sekundärreserveanlagen Gebündelte Leistung ~780MW NCG und GASPOOL H- und L-Gas Einsatz in short- und longterm Options Im 24/7-Börsenmarkt 15

16 VSE: Beispiele für die Flexibilitätsvermarktung Stadt-/Gemeindewerke BHKW NEA Biomasse Gasspeicher (Kugeln/Röhren) Rechenzentren NEA Krankenhäuser BHKW NEA Filialisten BHKW NEA Industrie (Automotive, Stahlwerke, ) NEA GuD / BHKW DSM (Gas und Strom) Abfallverwertungsanlagen Kläranlagen BHKW NEA Anlagengröße bis min. 50kW; mittelfristiges Ziel <20kW 16

17 Exkurs: : (vorübergehende) Entwertung eines bisher essentiellen Marktes vor nach AP = 250 /MWh 17

18 Weder wird es aktuell günstiger noch versorgungssicherer Quelle: Energieforen Leipzig, Oktober

19 Unsere Erwartung: Flexibilität behält ihren Wert Aktuell Konsolidierungsphase. Steigender Markt ab 2020! 19

20 Daraus leiten wir für uns ab Flexibilitäten werden in der Energiewirtschaft Wert behalten und im Strom insbesondere in positiver Lieferrichtung Zuwachs erfahren. Durch regulatorische Vorgaben werden einzelne Märkte (Regelenergie) zeitweilig beeinflusst. Diversifizierung der Optimierungsprodukte und Handelszugänge sichert nachhaltig stabile Erlöslage. Digitalisierung und Automatisierung ermöglichen effiziente Einbindung auch kleinerer Erzeugungsanlagen in die Handelswelt Schnelle Anpassbarkeit an sich ändernde Rahmenbedingungen der Märkte Implementierung neuer Märkte und innovativer Optimierungsmodelle 20

21 Nutzen am Beispiel einer 14MW KWK-Anlage Prämissen: 14 MW elektrisch 50 MW Gas Wärmebedarf gänzlich von Heizkessel substituierbar Verlustfreier Wärmespeicher 100 MWh Marktpreise Strom aus 2016 Grenzkosten: 30 /MWh Ziel: Umfassende ganzheitlich marktbezogene Optimierung des Strom- Erzeugungslastgangs Einbeziehung des flexiblen Gasbezugs Vollständige Erfüllung der Wärmebedarfsverpflichtung unter Einbeziehung des Kessels sowie des Speichers 21

22 Wesentliche Kriterien: Stromhandelsmärkte Terminmarkt Day ahead/ Spot Intraday Produkte: Tage Wochenenden Wochen Monate Quartale Jahre Base/peak/off peak Mindestens 1MW Zzgl. Regelenergie MRL/SRL Handel heute für morgen Auktionsverfahren Markträumungspreis Gebotsabgabe bis 12.00Uhr Produkte: Stunden Blockgebote (u. a. base / peak) Mindestens 0,1MW Handel kontinuierlich Pay as bid Gebotsabgabe ab 15.00Uhr bis 5 Minuten vor phys. Erfüllung Produkte: Stunden ¼ Stunden (½ Stunden) Mindestens 0,1MW 22

23 Wirtschaftliche Flexibilisierungskaskade Input Zunahme Digitalisierung und Automatisierung Bei Vertragsabschluss D-1 D D (optional) Output Terminmarkt Flexmärkte MRL / SRL Algotrading Stunde Sonntag Montag Dienstag Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag 1 21,19 26,09 29,54 29,38 27,34 28,69 29, ,98 23,90 27,99 27,26 26,38 26,92 27, ,14 22,98 26,76 25,91 25,25 25,35 25, ,32 22,05 26,27 25,15 25,27 25,70 25, ,40 22,90 26,95 26,02 26,06 26,63 24, ,35 26,75 29,38 28,68 28,94 28,99 24, ,30 35,14 38,04 37,52 36,94 36,97 25, ,47 44,08 47,33 47,35 45,82 44,27 28, ,01 45,32 49,68 49,03 47,52 46,23 31, ,18 43,56 47,16 46,21 44,37 44,28 33, ,92 41,97 44,97 44,14 42,06 42,47 31, ,34 40,77 43,79 43,25 40,77 41,54 30, ,69 38,25 40,41 40,42 37,76 38,37 28, ,07 37,24 39,63 39,63 36,64 35,96 25, ,35 37,34 39,52 39,73 35,99 34,52 23, ,03 38,58 40,70 40,29 37,39 35,69 25, ,77 40,37 42,28 42,83 39,07 37,77 28, ,37 45,95 47,51 48,33 43,55 42,40 32, ,07 48,98 50,64 50,74 46,04 44,62 36, ,29 48,73 49,51 49,54 45,71 44,97 36, ,74 44,36 44,95 44,65 41,22 41,30 33, ,42 39,80 39,42 39,49 37,74 37,90 30, ,61 36,58 36,47 35,78 35,06 36,21 29, ,45 30,49 31,18 29,81 30,57 31,60 25,12 Spotmarkt Intraday 4x ¼h neg. MRL 23

24 Exkurs Algotrading: hier Intraday Strom 1h, ¼ h Flexmärkte Hier: Algotrading 24

25 Wesentliche Kriterien: Gashandelsmärkte Terminmarkt Day ahead Intraday Produkte: Kalendermonate Quartale Saisons/Halbjahre (Sommer/Winter) Kalenderjahre Mindestens 1MW Zzgl. Regelenergie Handel heute für morgen Kontinuierlicher Handel Pay as bid Produkte: Day-Ahead Weekend Saturday Sunday Allg. Orderbook und physische Oderbücher H-/L-Gas Mindestens 1MW Handel kontinuierlich Pay as bid Handel bis 3 Stunden vor phys. Erfüllung Produkte: RoD / WID (Stunden) Allg. Oderbook und physische Orderbücher H-/L-Gas Mindestens 1MW GASWIRTSCHAFTSTAG! 25

26 Preissignale regeln die Technik: Unsere Prozesslandschaft 26

27 Nutzen am Beispiel einer 14MW BHKW-Anlage Prämissen/Ausgangsszenario: ~14 MW elektrisch 50 MW Gas Wärmebedarf gänzlich von Heizkessel substituierbar Verlustfreier Wärmespeicher 100 MWh Marktpreise Strom aus 2016 Grenzkosten: 30 /MWh Ergebnisse : Zusatzerlöse bei optimierter Fahrweise: Variante RE 27 Basis: Termin und Spot: 100% Spotmarkt-Intraday Optimierung Strom: zzgl.+30% Regelenergievermarktung Strom (MRL/SRL): zzgl. +15%. *) Regelenergie/Spot Gas: zzgl. +5% Resultierend: +ca. 50% gegenüber Basis *) vor Marktraumumstellung Oktober_2018 Variante Flex - Basis: Termin und Spot: 100% - Spotmarkt-Intraday Optimierung Strom: zzgl.+30% - 1h-Flexoptimeriung Strom (Ø 5MW/a) und ¼h-Flexoptimierung Strom (Ø 5MW/a):zzgl. +30% - Regelenergie/Spot Gas: zzgl. +5% Resultierend: +ca. 65% gegenüber Basis.

28 Kopernikus ENavi : Energiemodelle der Zukunft Fördervolumen des Gesamtkonsortiums Enavi : ~100 Mio. für 10 Jahre Konsortialführer IASS Potsdam Laufzeit Jahre Partner: Gesamt: rund Wissenschaftsinstitutionen Zzgl. Verbände, Wirtschaftsunternehmen, Gemeinden 28 Simon Process Engineering GmbH

29 Vom Fahrplangenerator zur Marktoptimierung Aufbau einer Intelligenz zur marktorientierten Fahrweise von Anlagen unter Nutzung vorhandener bzw. Schaffung neuer Energiespeichermöglichkeiten Fahrplangenerator Wärmebedarfsprognose - Wetterprognose - Gebäudestruktur - Nutzerverhalten Marktdaten - Regelenergiemärkte, - Spotmärkte Virtuelles Kraftwerk Marktoptimierte Anlagen Batterien Kraft-Wärme-Kopplung Wärmepumpen, Élektroheizer Pumpen, Verdichter, Gebläse Industrielle/gewerbliche Stoffspeicher 31 Simon Process Engineering GmbH

30 Bedarfsprognose ist die Basis des Fahrplangenerators 32 Simon Process Engineering GmbH

31 Abschlussfolie Die Entwicklung der Spotmärkte wird immer mehr interessante Preisspitzen aufweisen Diese resultieren aus einem Überangebot oder einem Mangel an den fluktuierenden Stromquellen Die Kraft-Wärme-Kopplung in der stromorientierten Fahrweise mit Sicherstellung der Wärmeversorgung wird eine immer größere Bedeutung bekommen (FuelSwitch). notwendig: Nutzung von Speichern und damit Flexibilisierung, d.h. niedrigere Volllaststundenzahl zur Realisierung von lokalen Märkten (z. B. Peak Shaving) und übergeordneten Märkten (Regelenergie, Spotmärkte) hohe Automatisierung von der Wärmeprognose zum Energiehandel bis hin zur Umsetzung von Fahrpläne 33 Transferstelle Bingen

32 Heute schon die Technik für morgen wirtschaftlich betreiben Kontakt Prof. Dr. Ralf Simon Transferstelle Bingen Kontakt Michael Küster VSE AG