IOSB-Strommarktmodell FENIA – Optimierung des Kraftwerkparks

Das Modell FENIA (Fundamentalmodell der Energiewirtschaft des Institutsteils Angewandte Systemtechnik) wurde entwickelt, damit der deutsche Kraftwerks- und Speicherpark abgebildet und dessen Entwicklung unter den definierten Szenarien untersucht werden kann. Weiterhin ermöglicht es die Wirtschaftlichkeitsberechnung neuer Technologien am Großhandelsmarkt für Strom.

Methodik

Das Modell umfasst die Modellierung des Kraftwerksparks und die Optimierung des Kraftwerkseinsatzes unter technischen und ökonomischen Randbedingungen.

Die Modellierung des Kraftwerksparks basiert auf öffentlichen Daten wie der Kraftwerksliste des Netzentwicklungsplan oder der BNetzA. Darüber werden der aktuelle Stand sowie der zukünftige Ausbaubedarf der Kraftwerke (Szenarien) abgebildet. Die Kraftwerke können entweder blockscharf oder als Cluster (nach Energieträger und Baujahr) integriert werden. Das Optimierungsmodell basiert auf der Software EMS-EMD PROPHET und ist in zwei Ebenen aufgebaut. Die Zeitreihen der Last (Nettostrombedarf nach Abzug der KWK-Stromerzeugung), des Handelssaldos, der KWK-Einspeisung und der regenerativen Energieeinspeisung sowie die Pumpspeicherkomponenten, die Komponenten zur Aufnahme überschüssiger elektrischer Energie (Dump-Power) und die Übergänge zu den Untermodellen befinden sich in der Hauptebene (siehe Abbildung 1). Ausgehend von der Hauptebene gibt es 19 Untermodelle, in denen der konventionelle Kraftwerkspark je Bundesland abgebildet ist. Für Nordrhein-Westfalen sind wegen des dort befindlichen umfangreichen Kraftwerksparks drei Untermodelle vorgesehen. Das 19. Untermodell beinhaltet die Kraftwerke, die nicht eindeutig einem Bundesland zuordenbar sind. Als Eingangsdaten für das Modell dienen technische und ökonomische Parameter wie u. a. Brennstoff- und CO2-Zertifikatspreise, Zeitreihen für den Strombedarf / die Einspeisung von erneuerbaren Energien / den Lastverlauf von KWK-Anlagen / Ex- und Import sowie installierte Leistung, Wirkungsgrade, Anfahrkosten, Anfahrdauer und Mindestleistungen der Kraftwerke (siehe Tabelle 1).

Als Ergebnis liefert FENIA die Fahrpläne der Kraftwerke und eingesetzter Technologien. Darauf aufbauend werden CO2-Kosten / Emissionen, die Lastdeckung, die Systemgesamtkosten und der Verlauf des Großhandelspreises ermittelt (siehe Tabelle 2).