Auswirkungen des Windenergieausbaus in der Nordsee-Region auf den grenzüberschreitenden Stromhandel

Masterarbeit , 2013 , 100 Seiten , Note: 1,3

Ingenieurwissenschaften - Energietechnik

In der vorliegenden Masterarbeit werden die Zusammenhänge und die Auswirkungen der Windstromeinspeisung in der Nordsee-Region auf den grenzüberschreitenden Day-Ahead Stromhandel untersucht. Dabei umfasst die im Rahmen dieser Arbeit betrachtete Nordsee-Region die Länder Belgien, Deutschland, Frankreich, Niederlande, Großbritannien, Irland, Norwegen und Schweden. Auf Basis realer Zeitreihen aus dem Jahr 2012 werden anhand von Korrelationsanalysen die Zusammenhänge zwischen der Windstromeinspeisung und den grenzüberschreitenden Austauschfahrplänen (CBS), den maximal handelbaren Übertragungskapazitäten (NTC) und den Börsenstrompreisen untersucht.
Weiterhin wird ein vereinfachtes Strommarktmodell erstellt, um Stromhandelstendenzen für das Szenariojahr 2020 unter der Berücksichtigung eines zunehmenden Windenergieausbaus abschätzen zu können. Auf Basis der Szenariorechnungen wird anhand der Austauschfahrpläne und gemittelter Grenzauslastungen gezeigt, wie sich der grenzüberschreitende Stromhandel im Jahr 2020 darstellen könnte und welche Veränderungen sich zum Referenzjahr 2012 einstellen.

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung
  • Zielsetzung der Arbeit
  • Stand der Forschung und Abgrenzung zu anderen Arbeiten
  • Aufbau der Arbeit
• Datenerhebung und -aufbereitung
• Grundlagen des europäischen Stromhandels
  • Struktur des europäischen Verbundnetzes unter dem Dach der ENTSO-E
  • Meilensteine und Status quo des europäischen Strombinnenmarkts
  • Strommärkte und deren Marktkopplung
  • Strompreisbildung und der Merit-Order-Effekt
  • Physikalische Flüsse und handelbare Übertragungskapazitäten
• Die Nordsee-Region
  • Geografische Übersicht
  • Charakteristika der Lastgänge
  • Charakteristika der Strommärkte und der Börsenstrompreise
  • Windenergieausbau
    • Status quo 2012
    • Ausbauszenarien für 2020
  • Netzinfrastruktur
    • Übertragungskapazitäten Stand 2012
    • Geplanter Netzausbau bis 2020
• Grenzüberschreitender Stromhandel in der Nordseeregion im Jahr 2012
  • Auslastung der Interkonnektoren
  • Zusammenhang zwischen der Grenzauslastung und den Börsenstrompreisen
  • Korrelationsanalyse zwischen den prognostizierten Windeinspeisungen und ausgewählten Größen
    • Zusammenhang zwischen der Windeinspeisung und CBS
    • Zusammenhang zwischen der Windeinspeisung und NTC
    • Zusammenhang zwischen der Windeinspeisung und Strompreisen
  • Zwischenfazit
• Abbildung des Strommarktes in einem Optimierungsmodell
  • Einführung in die Optimierung und allgemeine mathematische Formulierung
  • Modellbeschreibung und -funktionsweise
  • Spezifische Formulierung des Strommarktmodells als quadratisches Problem
    • Gleichungssystem zur Deckung der Last
    • Erstellung und Implementierung der Kostenfunktion
    • Matrixstruktur des Optimierungsproblems
  • Annahmen und Vereinfachungen des formulierten Strommarktmodells
  • Verifizierung und Validierung des Strommarktmodells
    • Testmodell mit vier Beispielregionen
    • Validierung anhand historischer Daten für das Jahr 2012
• Szenariorechnungen für das Jahr 2020
  • Modelleingangsdaten für die Szenariorechnungen
    • Kostenfunktionen der konventionellen Kraftwerke
    • Einspeisung der erneuerbaren Kraftwerke
    • Stromverbrauch und Lastgänge
    • Übertragungskapazitäten der Grenzkuppelstellen und Netzausbau
  • Auswertung der Modellergebnisse
    • Szenario EU2020 Wind
    • Szenario EU2020 W/N
• Zusammenfassung und Ausblick
• Literaturverzeichnis
• Anhang
  • Übersicht der Datenquellen
  • Streudiagramme aus Windeinspeisung und Exportsaldo
  • Statistische Auswertungen zur Auslastung der Grenzkuppelstellen
  • Stromhandelsbilanzen je Region
  • Grenzscharfe Import- und Exportfahrplänen sowie deren Bilanz

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die Masterarbeit befasst sich mit den Auswirkungen des Windenergieausbaus in der Nordsee-Region auf den grenzüberschreitenden Stromhandel. Ziel ist es, die Zusammenhänge zwischen der Windstromeinspeisung und dem Stromhandel zu analysieren und die Auswirkungen des Windenergieausbaus auf den Strommarkt zu prognostizieren.

• Analyse der Zusammenhänge zwischen Windstromeinspeisung und grenzüberschreitendem Stromhandel
• Prognose der Auswirkungen des Windenergieausbaus auf den Strommarkt
• Bewertung der Auswirkungen des Windenergieausbaus auf die Strompreisbildung
• Untersuchung der Rolle der Netzinfrastruktur für den grenzüberschreitenden Stromhandel
• Entwicklung eines Strommarktmodells zur Simulation des Stromhandels unter Berücksichtigung des Windenergieausbaus

Zusammenfassung der Kapitel

Die Einleitung stellt die Zielsetzung der Arbeit vor und erläutert den Stand der Forschung sowie die Abgrenzung zu anderen Arbeiten. Kapitel 2 beschreibt die Datenerhebung und -aufbereitung, die für die Analyse des Stromhandels in der Nordsee-Region verwendet wurden. Kapitel 3 behandelt die Grundlagen des europäischen Stromhandels, einschließlich der Struktur des Verbundnetzes, der Meilensteine des Strombinnenmarkts, der Strompreisbildung und der handelbaren Übertragungskapazitäten. Kapitel 4 konzentriert sich auf die Nordsee-Region und beschreibt die geografischen Besonderheiten, die Charakteristika der Lastgänge und der Strommärkte sowie den Windenergieausbau und die Netzinfrastruktur. Kapitel 5 analysiert den grenzüberschreitenden Stromhandel in der Nordsee-Region im Jahr 2012, indem es die Auslastung der Interkonnektoren, die Zusammenhänge zwischen der Grenzauslastung und den Börsenstrompreisen sowie die Korrelationen zwischen der Windeinspeisung und verschiedenen Größen untersucht. Kapitel 6 stellt ein Strommarktmodell vor, das zur Simulation des Stromhandels unter Berücksichtigung des Windenergieausbaus verwendet wird. Das Modell wird anhand historischer Daten für das Jahr 2012 validiert. Kapitel 7 präsentiert Szenariorechnungen für das Jahr 2020, die die Auswirkungen des Windenergieausbaus auf den Strommarkt simulieren. Die Arbeit endet mit einer Zusammenfassung der Ergebnisse und einem Ausblick auf zukünftige Forschungsarbeiten.

Schlüsselwörter

Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen den Windenergieausbau, die Marktintegration von Windenergie, die Strommarktkopplung, den grenzüberschreitenden Stromhandel, die Nordsee-Region, die Strompreisbildung, die Netzinfrastruktur und die Szenarioanalyse. Die Arbeit untersucht die Auswirkungen des Windenergieausbaus auf den grenzüberschreitenden Stromhandel in der Nordsee-Region und analysiert die Zusammenhänge zwischen der Windstromeinspeisung und dem Stromhandel. Die Arbeit verwendet ein Strommarktmodell, um die Auswirkungen des Windenergieausbaus auf den Strommarkt zu simulieren und die Strompreisbildung zu analysieren.

• Hochschule: Hochschule Bremerhaven
• Veranstaltung: Ingenieurwissenschaften
• Note: 1,3
• Autor: Timo Jurado Ramírez (Autor:in)
• Erscheinungsjahr: 2013
• Seiten: 100
• Katalognummer: V287583
• ISBN (eBook): 9783656880486
• ISBN (Buch): 9783656880493
• Sprache: Deutsch
• Schlagworte: Windenergie, Marktintegration von Windenergie, Strommarktkopplung, grenzüberschreitender Stromhandel, Optimierung