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Methodische Quantifizierung der Bereitstellungskosten flexibler Systemkomponenten im deutschen Stromsystem

Methodological Quantification of the Provision Costs of Flexible System Components in the German Electricity System

  • In diesem Beitrag werden die Bereitstellungskosten flexibler Systemkomponenten im deutschen Stromsystem analysiert, zu deren Quantifizierung eine einheitliche Methodik entwickelt wird. Dabei ist das Ziel des Beitrags, zeitlich differenzierte Kostenpotenzialkurven für die Jahre 2015 und 2030 zu erarbeiten, anhand derer die energiespezifischen Kosten der markt- und systemdienlichenIn diesem Beitrag werden die Bereitstellungskosten flexibler Systemkomponenten im deutschen Stromsystem analysiert, zu deren Quantifizierung eine einheitliche Methodik entwickelt wird. Dabei ist das Ziel des Beitrags, zeitlich differenzierte Kostenpotenzialkurven für die Jahre 2015 und 2030 zu erarbeiten, anhand derer die energiespezifischen Kosten der markt- und systemdienlichen Flexibilitätsbereitstellung verglichen und die einzelnen Flexibilitätsoptionen in einen Gesamtkontext eingeordnet werden können. Der Einsatz flexibler Systemkomponenten wird hierzu in die drei Hauptphasen (1) Vorhaltung, (2) Abruf und (3) Einsatzfolgen unterteilt, woraus sich drei kongruente Kostengruppen ableiten lassen, nach denen die einzelnen Kostenbestandteile identifiziert und als Ergebnis die Bereitstellungskosten quantifiziert werden. Neben fossil-thermischen Kraftwerken werden dabei bspw. die Kraft-Wärme-Kopplung, Biogasanlagen, Pumpspeicher- und Laufwasserkraftwerke sowie steuerbare Lasten untersucht. Zur anschließenden Abbildung der teils negativen Bereitstellungskosten wird die herkömmliche Darstellungsform der Merit Order entlang der Ordinate um die Abbildung negative Werte erweitert und die Abszisse für die Abbildung negativer Flexibilität in umgekehrter Reihenfolge angeordnet. Das Ergebnis sind zwei zusammenhängende Graphen, mittels derer sich die Bereitstellungskosten verschiedener Flexibilitätsoptionen gegenüberstellen und anschaulich vergleichen lassen. Durch die Festlegung eines Rahmenszenarios zur Entwicklung des deutschen Stromsystems bis zum Jahr 2030 wird anschließend auch die zukünftige Perspektive der Flexibilitätsbereitstellung in Deutschland analysiert. Aus den Ergebnissen lässt sich ableiten, dass der deutsche Kraftwerkspark mit einem fortschreitenden Rückbau der Kohlekraftwerke nur dann zunehmend flexibler wird und auf höhere Schwankungen im Stromnetz reagieren kann, wenn von einem gleichzeitigen Zubau moderner erdgasbetriebener Kraftwerke ausgegangen wird. In diesem Fall steigen die Bereitstellungskosten positiver Flexibilität, was sich beispielsweise durch zukünftig steigende Brennstoffpreise bergründen lässt. Jedoch kann bspw. durch die Transformation der Kraft-Wärme-Kopplung hin zu einer grundsätzlich stromgeführten Fahrweise zukünftig eine vergleichsweise kostengünstige Flexibilitätsbereitstellung erschlossen und somit auch ein gleichbleibendes oder oftmals sogar höheres Flexibilitätsniveau am Markt erreicht werden.show moreshow less
  • This paper analyzes the provision costs of flexible system components in the German electricity system based on a standardized methodology. As a result, time-differentiated cost potential curves for 2015 and 2030 are developed, means of which the energy related costs of the market- and system-conducive flexibility provision can be compared and classified in an overall context. For this purpose,This paper analyzes the provision costs of flexible system components in the German electricity system based on a standardized methodology. As a result, time-differentiated cost potential curves for 2015 and 2030 are developed, means of which the energy related costs of the market- and system-conducive flexibility provision can be compared and classified in an overall context. For this purpose, the deployment of flexible system component is subdivided into three key phases: capacity-provision costs, call-off costs and deployment follow-up costs. From this, three congruent cost groups are deduced, according to which the various cost components can be identified, resulting in the quantification of flexibility provision costs. Besides fossil-thermal power plants, various other flexibility options are analyzed such as cogeneration, biogas power plants, pumped storage and river dam power plants as well as controllable loads in industry. In order to subsequently depict the partly negative provision costs in diagrams, the conventional form of presentation of the merit order is extended along the ordinate to illustrate negative values on the one hand; on the other hand the abscissa is arranged in reverse order for illustrating negative flexibility. The results are two connected graphs by which the provision costs of various flexibility options can be easily compared. By determining a framework scenario for development of the German electricity system by 2030, the future perspective of the flexibility provision in Germany is analyzed. From the results it can be concluded, that even in times of a progressive dismantling of the coal power plants the German power plant park will only increase its flexibility when a simultaneous increase of modern natural gas-fired power plants is assumed. In this case the provision costs of positive flexibility are increasing, which for example can be reasoned by increasing future fuel prices. However, a relatively low-cost provision of flexibility can be made available in future for example by transforming the cogeneration towards a generally electricity-driven operation, thus a constant or often even higher level of flexibility in the market can be achieved.show moreshow less

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Metadaten
Document Type:Article (reviewed)
Zitierlink: https://opus.hs-offenburg.de/7171
Bibliografische Angaben
Title (German):Methodische Quantifizierung der Bereitstellungskosten flexibler Systemkomponenten im deutschen Stromsystem
Title (English):Methodological Quantification of the Provision Costs of Flexible System Components in the German Electricity System
Author:Thomas KünzelStaff MemberGND, Florian Klumpp, Anke WeidlichStaff MemberORCiDGND
Year of Publication:2017
Publisher:Springer
First Page:33
Last Page:55
Parent Title (German):Zeitschrift für Energiewirtschaft
Volume:41
Issue:1
ISSN:0343-5377 (Print)
ISSN:1866-2765 (Elektronisch)
DOI:https://doi.org/10.1007/s12398-016-0192-5
Language:German
Inhaltliche Informationen
Institutes:Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik (M+V)
Institutes:Bibliografie
Formale Angaben
Open Access: Closed 
Licence (German):License LogoUrheberrechtlich geschützt