Markt-Netz-Modell Strom Institutsvorstellung Einordnung in Gesamtprojekt Modellbeschreibung Beitrag zu Projektzielen Kevin Münch Berlin, 30. Januar 2014
Institutsvorstellung 1 Institut für elektrische Anlagen und Energiewirtschaft (IAEW) Leitung durch Univ.-Prof. Dr.-Ing. Albert Moser Mitglied der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der RWTH Aachen Rund 40 Vollzeitangestellte, darunter 30 Wissenschaftler in drei Forschungsgruppen Stromerzeugung und Energiehandel Netzplanung und Netzbetrieb Versorgungsqualität und Regulierung Markt- und Netzintegration erneuerbarer Energien Marktsimulation & Kraftwerks-/ Speichereinsatz Kapazitätsmärkte und -entwicklungen DSM & VPP Speicher & Power to Gas Overlay Grid & FACTS kuratives Engpassmanagement Smart Grid Elektromobilität Referenznetze Versorgungszuverlässigkeit Netzleistungsfähigkeit Allokationssignale Netzsicherheit präventives Engpassmanagement
Einordnung in Gesamtprojekt 2 Gesamtprojekt Allgemeine Fragestellungen Markt Netz 1. Welchen Beitrag können Kurz- und Langzeitspeicher (PtG) im Zusammenspiel mit flexiblen Kraftwerken und dem Einsatz von Erneuerbaren Energien (volatil und nicht volatil) bezüglich Last- und Erzeugungsmenge leisten? 2. Welche Überschussstrommengen sind zu erwarten? (Must run, DSM, steuerbare Verbraucher, Export etc.) 3. Welche Auswirkungen ergeben sich aus dem Einsatz der Kurz- und Langzeitspeicher im Hinblick auf Stromerzeugung, Stromgestehungskosten, Speicherkosten, Gaspreise, Emissionen etc.? 4. Welche gas- und stromnetzseitigen Implikationen sind zu erwarten? (Netzausbau, Speicherbedarf und -auslegung, Verteilnetzproblematik, Gaszusammensetzung, CO2- quellen für Methanisierung etc.) 5. Wo (regional, räumlich) können Kopplungselemente zwischen dem Strom- und Gasnetz die Integration EE am besten (Menge, Kosten, ) unterstützen? 6. Welche kostenseitigen Auswirkungen sind aus volkswirtschaftlicher Sicht durch den Ausbau von PtG zu erwarten? 7. Welche Alternativen (z.b. Power to heat, Export) bestehen neben PtG die erwarteten Überschussstrommengen zu nutzen? Stellen diese Maßnahmen eine Konkurrenz oder eine Ergänzung dar?
Modellbeschreibung 3 Methodik der Modellbildung Realität Kraftwerke EE Energie Preise NTCs Technische Parameter Zeitreihen Modell Strombörse Marktsimulation Netzberechnung Redispatch Netzsimulation (AC) Redispatch- Simulation Realitätsnahe Modellierung und Simulation
Modellbeschreibung 4 IAEW Markt-Netz-Modell Marktmodell Optimierung eines Jahres im stündlichen Zeitraster (8760 h) Berücksichtigung von stündlichen Austauschrestriktionen (Drehstromnetz, HGÜ) Technisch genaue Modellierung von Kraftwerken Technische Restriktionen (Minimale und maximale Leistung, Mindestbetrieb- und Stillstandzeiten) Kostenkomponenten, Primärenergiepreise Übertragungsnetzmodell Näherungsmodell des Verbundnetzes basierend auf öffentliche Daten Näherungsmodell mit ausreichender Genauigkeit für grundsätzliche Bewertung des Netzes (4000 Netzknoten, 6200 Leitungen) Quantifizierung des Redispatch-Volumens und der Redispatch-Kosten Kernkraft Braunkohle Steinkohle Gas/Öl Hydro 380 kv 330 kv 220 kv <150 kv HVDC Quelle: IAEW Markt-Netz-Modell (Jahr 2012)
Beitrag zu Projektzielen 5 Teil-Ergebnisse durch Markt-Netz Modell Strom Anwendung des Marktmodells für die betrachteten Szenarien Identifikation von bilanziellen Überschüssen Stunden mit neg. Residuallast und max. Export an benachbarte Marktgebiet Einfluss durch neue Speichertechnologien auf Erzeugungsmengen/-kosten Volkswirtschaftliche Auswirkungen der PtG-Anlagen auf Erzeugungsmengen Anwendung des Stromnetzmodells auf Basis des Marktmodells Identifikation von Engpässen im Übertragungsnetz Überlastung der Stromleitungen verhindern lokalen Transport der Einspeisungen Volkswirtschaftliche Auswirkungen der PtG-Anlagen auf Ausbaubedarf Optimierte Ableitung von Standorten für PtG-Analgen zur regionalen Entlastung Entwicklung einer Roadmap zur höchstmöglichen Integration erneuerbarer Energien Handlungsempfehlungen zur Realisierung des optimalen Ausbaupfads des Kraftwerksparks unter Berücksichtigung von Flexibilität sowie Regelenergie
6 FRAGEN UND DISKUSSION Kontaktdaten Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.Ing. Kevin Münch Institut für Elektrische Anlagen und Energiewirtschaft, RWTH Aachen Tel: +49 (0)241 80-96731 E-Mail: mu@iaew.rwth-aachen.de http://www.iaew.rwth-aachen.de Institutsleitung Univ.-Prof. Dr.-Ing. Albert Moser