E2M2

Fundamentalanalytisches bottom-up LP Strommarktmodell für Deutschland und Europa mit hochaufgelöster Abbildung der Flexibilitätsoptionen

Das European Electricity Market Model (E2M2) ist ein fundamentalanalytisches Elektrizitätsmarktmodell, das unter der Zielsetzung der Systemkostenminimierung die Einsatzplanung und die Investitionsentscheidung im europäischen wettbewerblichen Strommarkt optimiert. Somit ist mit E2M2 die Identifikation sinnvoller Maßnahmen für die kosteneffiziente und langfristig zuverlässige Integration hoher Anteile erneuerbarer Energien in das Elektrizitätssystem möglich.

E2M2 ist als lineares Programm mit optionalen gemischt-ganzzahligen Nebenbedingungen für eine diskrete Abbildung des Kraftwerksparks formuliert. Somit können Restriktionen wie Mindestbetrieb- oder Mindeststillstandzeiten berücksichtigt werden. Außerdem ermöglicht E2M2 die Modellierung von Unsicherheiten mittels eines stochastischen Ansatzes.

Das europäische Strommarktmodell E2M2 liefert umfangreiche Informationen über das Optimum des untersuchten Systems. Neben direkt berechneten Ergebnissen, die aus der Lösung des primalen Problems erhalten werden, z. B. die kostenoptimale Einsatz- und Investitionsplanung, können duale Variablen als marginale Kosten interpretiert werden. Die duale Variable der Gleichung zur Stromnachfragedeckung liefert zusätzliche Informationen über die stündlichen Day-Ahead-Strompreise. Dies kann als Angebotspreis des Grenzkraftwerkes für einen Markt mit vollständigem Wettbewerb interpretiert werden. Bei der Definition einer CO₂-Obergrenze können analog die Preise der CO₂-Zertifikate, bei dem sich diese CO₂-Emissionen am Markt einstellen würden, ermittelt werden.

Um effiziente Kombinationen von Integrations- und Flexibilisierungsoptionen zu ermitteln, umfasst E2M2 die detaillierte Abbildung von anlagen- und blockscharfen thermischen Kraftwerken, erneuerbaren Energieerzeugern und Flexibilitätsoptionen, wie Speichertechnologien, Lastmanagement oder Netzkapazitäten. Neben reinen Kondensationskraftwerken wird der Betrieb der verschiedenen Typen der KWK-Anlagen zur Stromerzeugung in die Optimierung mit einbezogen. Dazu werden die aktuelle Nachfragesituation nach Wärme sowie Wärmeerzeugungsanlagen mitberücksichtigt. Die Vorhaltung von Regelenergie unterscheidet zwischen den unterschiedlichen Regelenergiearten und berücksichtigt dabei die betriebliche Flexibilität der Kraftwerke.

Bothor, S., Steurer, M., Eberl, T., Brand, H., Voß, A (2015). “Bedarf und Bedeutung von Integrations-und Flexibilisierungsoptionen in Elektrizitätssystemen mit steigendem Anteil erneuerbarer Energien“ – IEWT-Konferenz Wien 2015.

Hundt, M., Barth, R., Sun, N., Brand, H., Voß, A. (2010) „Herausforderungen eines Elektrizitätsversorgungssystems mit hohen Anteilen erneuerbarer Energien“. Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER). Stuttgart, 2010. – Studie im Auftrag der E.ON Energie AG.

Sun, N. (2013) „Modellgestützte Untersuchung des Elektrizitätsmarktes: Kraftwerkseinsatzplanung und –investitionen“, Forschungsbericht Band 112, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER). Universität Stuttgart, 2013.

Sun, N., Ellersdorfer, I., Swider, D.J. (2008) “Model-Based Long-Term Electricity Generation System Planning Under Uncertainty” – 3th International Conference on Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technologies. pp. 1298–1304.

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Georgios Savvidis
M.Sc.

Georgios Savvidis

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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