Kurzfristige Kraftwerkseinsatzplanung unter Berücksichtigung von Unsicherheit in der Aktivierung von Systemdienstleistungen»

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Tobias Bäcker
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1 Kurzfristige Kraftwerkseinsatzplanung unter Berücksichtigung von Unsicherheit in der Aktivierung von Systemdienstleistungen» 10. ÖGOR IHS Workshop und ÖGOR-Arbeitskreis Mathematische Ökonomie und Optimierung in der Energiewirtschaft Methods& Models Michael Burkhardt

2 Agenda 1. Motivation und Forschungsfrage 2. Optimierungsmodell 3. Abbildung der Unsicherheit - Szenariengenerierung 4. Ergebnisse 2

3 Motivation und Forschungsfrage 1. Kurzfristige Kraftwerkseinsatzplanung Bestimmen eines Fahrplans Randbedingungen der Erzeugungseinheiten berücksichtigen 2. Systemdienstleistungen Einsatz durch Übertragungsnetzbetreiber zum Ausgleich von Erzeugung und Verbrauch 3. Berücksichtigung von Unsicherheit Energiemenge aus der Aktivierung/Abruf von Regelenergie Preise für untertägigen Handel Forschungsfrage: Welchen Einfluss hat die Preisunsicherheit und die Unsicherheit in der Aktivierung von Regelleistung auf den Deckungsbeitrag bei der kurzfristigen Kraftwerkseinsatzplanung? 3

4 Stochastisches Optimierungsmodell Eingangsdaten Kraftwerksparameter Regelleistungsvorhaltung Szenarien für Aktivierte Regelleistung Intraday-Preise Kraftwerkseinsatzplanungsmodell Ausgangsdaten Kraftwerksfahrplan Handelsmengen Speicherstände Zielfunktion des zweistufigen stochastischen Optimierungsmodells: max,,,, Nebenbedingungen Handelsbilanz + Handelsrestriktionen Speicherrestriktionen Regelleistungsvorhaltung 4

5 Szenarien: Regelenergieabrufe Ziel: Szenarien für positiven und negativen Sekundärregelleistungsabruf Vorgehensweise: Historischen Abrufwerte (Quelle: regelleistung.net) für Zeitraum: Aktivierte Sekundärregelleistung für gesamten Netzregelverbund (Mittelwert über 1/4h) Umrechnung entsprechend der Position in der Abruf-Merit-Order des Regelenergieanbieters auf Basis der Arbeitspreisgebote Annahme: Die vorgehaltene Regelleistung ist an erster Stelle in der Abruf-Merit-Order. 5

6 Szenarien: Intraday Preise I Ziel: Szenarien für Viertelstunden Indexpreis des EPEX Spot kontinuierlichen Intraday-Handels Vorgehensweise: Modellierung der Differenz aus day-ahead und intraday Preisen Viertelstunden werden unabhängig von der dazugehörigen Stunde betrachtet Approximation der relativen Häufigkeit durch Dichtefunktion der Normalverteilung genügt nicht Nichtparametrische Verteilung mit Kerndichteschätzung bestimmt 6

Simulierten Intraday Preisszenarien haben

7 Szenarien: Intraday Preise II Historische Intraday Preise Simulierte Intraday Preise Vergleich: Simulierten Intraday Preisszenarien haben konstante Volatilität Tageszeitabhängige Struktur geht verloren 7

8 Bewertung der stochastischen Lösung 1. Qualitativ: Regelenergieabrufe, die in dem Datenfächer enthalten sind, können tatsächlich erbracht werden 2. Quantitativ: Minimization problem wait-andsee solution (WS) here-and-now solution (RP) expected value of using the expected value solution (EEV) expected value of perfect information (EVPI) value of stochastic solution (VSS) 8

9 Beispiel Kraftwerkspark: Pumpspeicherkraftwerk mit 250 MW Pumpen- und Turbinenleistung Beckengröße = 2 Mio. m³ Wälzwirkungsgrad = 75 % Modellparameter: Zeithorizont: 24 Stunden Maximale Handelsmenge Intraday: 200 MW Transaktionskosten EPEX Spot 500 Preis-und Regelenergieabrufszenarien 9

10 Ergebnisse: Erwartungswert der perfekten Information (EVPI) Negative Regelleistungsvorhaltung in MW Positive Regelleistungsvorhaltung in MW

11 Ergebnisse: Wert der stochastischen Lösung (VSS) Negative Regelleistungsvorhaltung in MW Positive Regelleistungsvorhaltung in MW

12 Zusammenfassung und Ausblick 1. Einfluss auf den Deckungsbeitrag: Stochastische Lösung stellt Erbringung der Regelleistung sicher Erwartungswert der perfekten Information: EUR/Tag Wert der stochastischen Lösung: EUR/Tag 2. Ausblick: Preisszenarien mit tageszeitabhängiger Volatilität Preiselastizität für Intraday-Handel 12

13 Kontakt Methods and Models Michael Burkhardt Durlacher Allee Karlsruhe Präsentationtitel lorem ipsum dolor 23. Juni 2014 Abteilung, Name Dateiname 13

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