Modellierung der flexiblen Energiebereitstellung von Wasserkraftwerken in Europa

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1 Modellierung der flexiblen Energiebereitstellung von Wasserkraftwerken in Europa Constanze Hecker, Evamaria Zauner, Luis Carr, Christoph Pellinger Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.v. München Stephan Hötzl TUM - Lehrstuhl für Wasserbau und Wasserwirtschaft 1 9. Internationale Energiewirtschaftstagung Wien, 11. Februar 2015

2 Inhalt Ansätze zur Modellierung von Wasserkraftwerken Datengrundlage Erstellung von Referenzlastgängen Analyse der Referenzlastgänge Modellierungsansatz Fazit 2

3 Modellierung der flexiblen Energiebereitstellung aus Wasserkraftwerken Identifizierte Ansätze 1. Erzeugungsgänge werden als konstant angenommen 2. Detaillierte Abbildung von Kraftwerksketten Probleme: 1. Datenbeschaffung 2. Modellierung des natürlichen Zuflusses und Berücksichtigung von Wasserfüllstandsrestriktionen, Hochwasserschutz, Mindestwasserabgabemengen MOS-Ansatz Nutzung realer Referenzlastgänge 3

4 Woher können Grundlagendaten stammen? REMIT - Regulation on Wholesale Energy Markets Integrity and Transparency ( Websites der ÜNB / Transparenzplattformen 4

5 Erstellung von Referenzlastgängen zur Modellierung des Flexibilitätspotenzials von Wasserkraftwerken 5 * Dies gilt insbesondere für Länder, die über ausreichend alternative Stromerzeuger, Import- und Exportkapazitäten verfügen

6 Herausforderung Norwegen Es lagen keine durchgängigen Daten zur Wasserkrafterzeugung vor. Aber: Norwegens Stromproduktion stammt zu 97 % aus Wasserkraft. Idee: Korrelation zwischen Gesamterzeugung und Erzeugung aus Wasserkraft: Gute Korrelation und wenig Streuung. Erzeugung des Wasserkrafterzeugungsgangs aus einer Skalierung des Gesamterzeugungsgangs 6

7 Beispiele für Referenzlastgänge Italien Frankreich Österreich Norwegen 7

8 Erzeugungsleistung in [MW] Erzeugungsleistung [MW] Analyse der Referenzlastgänge Österreich Jahresgang - Speicherkraftwerke Wochengang-Speicherkraftwerke Speicherkraftwerke Österreich Unflexibler Lastgang Minimale Erzeugung FfE MOS-LWPSW_ FfE MOS-KOSI_ Stunden Stunde 8

9 Erstellung von Referenzlastgängen zur Modellierung des Flexibilitätspotenzials von Wasserkraftwerken 9 * Dies gilt insbesondere für Länder, die über ausreichend alternative Stromerzeuger, Import- und Exportkapazitäten verfügen

10 Erzeugungsleistung in [MW] Erzeugungsleistung [MW] Modellierung Speicherwasser Unflexibler Lastgang: Leistungsgang: Kapazitätsgang / Bedarfsgang Historischer Verlauf Turbinenleistung 1. Gezwungene Mindesterzeugung pro Tag =Tagesminimum der aktuellen Woche nach unflexiblem Leistungsgang 2. Flexible Erzeugung innerhalb eines Tages Bedingung: Minimum (x % eines Tages) und Maximum (nicht mehr als Maximum in einer Woche) bezogen auf die unflexible Ausspeicherung des aktuellen Tages 3. Flexible Erzeugung innerhalb von 1-2 Wochen Bedingung: gleiche Energiemenge wie bei unflexiblem Leistungsgang Jahresgang Wochengang Speicherkraftwerke Österreich Unflexibler Lastgang Minimale Erzeugung FfE MOS-LWPSW_ FfE MOS-KOSI_ Stunden 10 Stunde

11 Erzeugungsleistung in [MW] Erzeugungsleistung in [MW] Modellierung Pumpspeicher mit natürlichem Zulauf Unflexibler Lastgang: Leistungsgang: Kapazitätsgang: Bedarfsgang: Historische Daten Pumpenleistung, Turbinenleistung Nebenbedingung: Ausspeicherung aus natürlichem Zufluss und Ausspeicherung von Pumpwasser < Turbinenleistung Für Beladung zur Verfügung stehende Kapazität = Pumpenleistung * Ø Pumpzeit Berücksichtigung der Kapazitäten des Ober- und Unterbeckens Aufteilung in Erzeugung aus natürlichem Zufluss und Erzeugung aus Pumpwasser Natürlicher Zufluss: Wie Saisonspeicher (gezwungene Mindesterzeugung) Pumpwasser: Flexibel, wie Pumpspeicher (Einfluss auf Speicherfüllstand) 11 Erzeugung aus Pumpbetrieb PSW Österreich 2012 Erzeugung aus Pumpbetrieb Stunde FfE MOS-LWPSW_00049 Erzeugung aus nat. Zufluss PSW Österreich 2012 Anteil nat. Zufluss Stunde FfE MOS-LWPSW_00038

12 Umgesetzt in Formeln bedeutet dies (1/2) Tagesbedingung für natürlichen Abfluss Wochenbedingung für natürlichen Abfluss 12

13 Umgesetzt in Formeln bedeutet dies (2/2) Begrenzung der maximalen Turbinierleistung von PSW 13

14 Fazit 1 Durch REMIT werden immer mehr Daten zur Verfügung gestellt, die für die energiewirtschaftliche Modellierung eingesetzt werden können 2 Es ist möglich mit REMIT Daten das Flexibilitätspotenzial von Wasserkraftwerken zu modellieren 3 Die Nutzung realer Abflusswerte stellt sicher, dass das Flexibilitätspotenzial nicht überschätzt wird, weil weitere Randbedingungen (vgl. Mindestabfluss, Hochwasserschutz, ) in einer Simulation mit dem Fokus auf Füllstände nicht vernachlässigt werden 14

15 15 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit und die Unterstützung von