Virtuelle Kraftwerke als zukunftsweisende Vermarktungsform für Ökostrom?

Transkript

1 Virtuelle Kraftwerke als zukunftsweisende Vermarktungsform für Ökostrom? Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt Faire Wettbewerbsbedingungen für Virtuelle Kraftwerke der Programmlinie Energiesysteme der Zukunft Lukas Weißensteiner, Energy Economics Group, TU WIEN Anton Heher, SIEMENS AG Österreich, PSE E&I 25. April 2006, Energiegespräche: Effiziente Marktintegration von Ökostrom 1

2 Überblick über den Vortrag Projekt Begriffsbestimmung Motivation Ziele Methodik Ergebnisse Schlussfolgerungen Ausblick 2

3 Das Projekt Notwendige technische, regulative und ökonomische Bedingungen um für Virtuelle Kraftwerke auf Basis von erneuerbaren Energieträgern faire Wettbewerbsbedingungen zu schaffen Das Projekt wurde im Rahmen der Programmlinie Energiesysteme der Zukunft einer Kooperation des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie mit der Forschungsförderungsgesellschaft durchgeführt. 3

4 Das Projekt - Team Team: Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft, Energy Economics Group (EEG), TU Wien oekostrom AG für Energieerzeugung und -handel, Wien SIEMENS AG Österreich, Abteilung Energie & Information (PSE E&I), Wien 4

5 Definition eines Virtuellen Kraftwerkes Virtuelles Kraftwerk regulatorischer Rahmen Technische Kommunikation ERZEUGUNG Einflussnahme auf die Betriebsweise VERBRAUCH Leistung Wirtschaftlichkeit 00:00 06:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 12:00 18:00 00:00 Leistung 5

6 Definition eines Virtuellen Kraftwerkes Das Virtuelle Kraftwerk wird als interaktives, zentral steuerbares Netzwerk von dezentralen Erzeugern und Verbrauchern, als (kommerzielle) Bilanzgruppe eingebettet in die (österreichische) Strom-Marktordnung definiert. stimmt nach einer wirtschaftlichen Optimierung den Kraftwerkseinsatz mit dem Verbrauch wechselseitig ab. erleichtert die effiziente, ökonomisch vorteilhafte Integration fluktuierender Stromeinspeisung. bietet effiziente Energiedienstleistungen auf Basis erneuerbarer Energieträger. 6

7 Motivation Deckung des Strombedarfs von Haushalts- und Gewerbekunden aus Erneuerbaren Energieträgern (fluktuierend, dezentral) in Echtzeit (derzeit noch) schwierig Integration von Ökostrom in den konventionellen Strommarkt auf Dauer wünschenswert Reduktion des Ausgleichsenergierisikos für Unternehmen Überwinden von Wettbewerbshemmnissen für Ökostrom im liberalisierten Strommarkt 7

8 Ziele ERGEBNIS: Grundlagenkonzept für die Realisierung eines Virtuellen Kraftwerkes Kompatibilität mit technischen, regulativen und ökonomischen Rahmenbedingungen Identifikation geeigneter Erzeugungs- und Lastportfolios für das geplante Virtuelle Kraftwerk Implizit: Steigerung der Marktfähigkeit und der Wettbewerbsfähigkeit der Stromproduktion aus Erneuerbaren Energieträgern 8

9 Methodik: Ökonomisches Modell des Virtuellen Kraftwerkes Historische Leistungszeitreihen verschiedener Kraftwerke und angemeldeter Stromeinkauf Standardisierte Lastprofile der Erzeugung und des Verbrauchs Modell des monatlichen Clearings der Ausgleichsenergie in EXCEL Historische Preisfeststellungen der Ausgleichsenergie gemessener Verbrauch und angemeldete Verkaufsgeschäfte Differenzmengen der Energie zwischen Erzeugung und Verbrauch und deren Bewertung zu Ausgleichsenergiepreisen + Variation der relativen Anteile verschiedener Kraftwerke/Technologien 9

10 Methodik: Ökonomisches Modell des Virtuellen Kraftwerkes mink t AE = min (( E t i i, t j V j, t ) * AECP t) K AE : Kosten aus dem Ausgleichsenergiemarkt [ ] E i, t : V j, t : Erzeugung oder Einkauf von elektrischer Energie in der Periode t (des Kraftwerks i bzw. gemäß des Vertrags i) [MWh] Verbrauch oder Verkauf von elektrischer Energie in der Periode t (des Verbrauchers oder der Verbrauchergruppe j bzw. gemäß des Vertrags j) [MWh] AECP t : Ausgleichsenergieclearingpreis für die Periode t [ /MWh] 10

11 Methodik: Ökonomisches Modell des Virtuellen Kraftwerkes Systematische Auswertung unterschiedlicher Zusammensetzungen von Erzeugungs- und Verbrauchsportfolios auf Basis historischer Daten (Zeitreihen mit einer Auflösung von 15 min von 2002 bis 2005). Bewertung der Sensitivität 11

12 Ergebnisse Portfolioanalyse % Verbrauch AE-Bedarf AE-Kosten/- Erlöse 20% WKA 60% KWKW 20% PV Verkauf an Haushalts- und Gewerbekunden (Ausgleichsenergiebedarf, -kosten) 50% WKA 50% KWKW 0% PV 50% WKA 0% KWKW 50% PV [ /MWh] (Verbrauch) Last 20% WKA; 60% KWKW; 20% PV 50% WKA; 50% KWKW; 0% PV 50% WKA; 0% KWKW; 50% PV Ausgleichsenergie % Verbrauch [ /MWh] 35 2, , ,93 12

13 Ergebnisse Portfolioanalyse % Verbrauch AE-Bedarf Verkauf eines konstanten Bandes (Ausgleichsenergiebedarf, -kosten) AE-Kosten/-Erlöse 20% WKA 60% KWKW 20% PV 50% WKA 50% KWKW 0% PV 50% WKA 0% KWKW 50% PV [ /MWh] (Verbrauch) Band 20% WKA; 60% KWKW; 20% PV 50% WKA; 50% KWKW; 0% PV 50% WKA; 0% KWKW; 50% PV Ausgleichsenergie % Verbrauch [ /MWh] 28 1, , ,12 13

14 Ergebnisse regulatorischer Rahmen Durchschnittliche Clearingpreise (CP) und Marktpreise (MP) für Ausgleichsenergie (AE) Datenbasis: APG, CP/MP von bis und von bis gereiht nach d. Leistungsabweichung d. Regelzone(α 0,05/0,95) Kumulierte Häufigkeit in % 5% 7% 11% 16% 24% 35% 49% 63% 75% 84% 90% 93% 96% 125 AE-MP Neu 100 AE-CP Neu AE-CP/AE-MP in /MWh AE-MP Alt AE-CP Alt Häufigkeitsverteilung der Ereignisse 50% 80% Regulatorischer Rahmen als wesentlicher ökonomischer Einflussfaktor (Ausgestaltung der Marktregeln) Überdeckung Unterdeckung Leistungsabweichung im Übertragungsnetz in MW 14

15 Ergebnisse Technisches Lastenheft (1) Funktions-Anforderungen einer Leitstelle für virtuelle Kraftwerke Interaktionen, Strategien Prognose Wetter Erzeugung Last Einsatzplanung Online-Komponenten OOC EM XM LM Daten Benutzeroberfläche EXCEL Berichte Sollwertausgabe Prozessanschluss Messwerterfassung EM... Erzeugungsmanagement XM... Energiebezugsüberwachung LM... Lastmanagement OOC... Online Optimierung 15

16 Ergebnisse Technisches Lastenheft (2) Daten-Anforderungen einer Leitstelle für virtuelle Kraftwerke 16

17 Ergebnisse Technisches Lastenheft (3) Kommunikations-Anforderungen einer Leitstelle für virtuelle Kraftwerke BKO (APCS) VKW Leitstelle Energiebörse G G Biomasse Kraftwerk S S W Wählleitung Wertereihen S Standleitung Einzelwerte Kommuni- kationsnetz W W W S Abrechnung Wetterdienst Blockheizkraftwerk W W W W Beeinflußbare Lasten W Zählerfernauslesung PV-Anlage Konzentrator Brennstoffzelle Verteilte kleine Brennstoffzellen Windanlage Mod. Z Mod. Mod. Mod. Mod. Z Z Z Z Verteilte Lasten Mod. Z 17

18 Schlussfolgerungen Windkraft ist derzeit mit hohem Ausgleichsenergiebedarf und hohen Ausgleichsenergiekosten verbunden: Anpassung des regulatorischer Rahmens: Einführung eines Marktes mit kürzerer Fristigkeit (Verkürzung des Prognosehorizonts) Schaffung von Voraussetzungen und Anreizen für den kurzfristigen wechselseitigen Ausgleich zwischen Erzeugung und Last Kleinwasserkraft und PV leisten einen willkommenen Beitrag zur Deckung des Verbrauchsprofils Regulatorischer Rahmen: Schaffung eines endogenen Anreizes für den Ausgleich von Leistungsabweichungen Wettbewerbsnachteil für Windstromanbieter: deutliche Beeinflussung der Ausgleichsenergiepreise durch die gebündelte Windenergie in der Ökobilanzgruppe 18

19 Ausblick Detaillierte Vorbereitung der Realisierung eines Virtuellen Ökostrom Kraftwerkes als Modellsystem im Rahmen eines Folgeprojektes im Zuge der Zweiten Ausschreibung EDZ umfassende Einbindung von Verbrauchern aus verschiedenen Kundengruppen und Definition von Kompensationsleistungen Simulation des optimierten Betriebes in einem Energiemanagementsystem Ausarbeitung eines konkreten Umsetzungsplanes für die Demonstration 19

20 Ausblick Detaillierte Vorbereitung der Realisierung eines Virtuellen Ökostrom Kraftwerkes als Modellsystem im Rahmen eines Folgeprojektes im Zuge der Zweiten Ausschreibung EDZ Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit umfassende Einbindung von Verbrauchern aus verschiedenen Kundengruppen und Definition von Für Fragen und Anmerkungen Kompensationsleistungen Simulation des optimierten Betriebes in einem Energiemanagementsystem Ausarbeitung eines konkreten Umsetzungsplanes für die Demonstration 20