Agent-based simulation of electricity markets: a literature review

Liberalisation, climate policy and promotion of renewable energy are challenges to players of the electricity sector in many countries. Policy makers have to consider issues like market power, bounded rationality of players and the appearance of fluctuating energy sources in order to provide adequate legislation. Furthermore the interactions between markets and environmental policy instruments become an issue of increasing importance. A promising approach for the scientific analysis of these developments is the field of agent-based simulation. The goal of this article is to provide an overview of the current work applying this methodology to the analysis of electricity markets. --

Energiewende Sachsen – Aktuelle Herausforderungen und Lösungsansätze: Beiträge der Abschlusskonferenz des ENERSAX-Projektes

Die Bundesregierung plant im Rahmen der Energiewende den Anteil von erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung in Deutschland von heute rund 25% auf 80% bis zum Jahr 2050 auszubauen. Damit stehen auch dem Stromsektor in Sachsen grundlegende Veränderungen bevor. Derzeit leistet im Freistaat Sachsen die Braunkohle den größten Beitrag zur Elektrizitätsbereitstellung. Mit dem zunehmenden Ausbau an erneuerbaren Energien steigt der Anteil dargebotsabhängiger Energieträger. Daraus resultieren technische und wirtschaftliche Herausforderungen für das bestehende Energiesystem, wie z.B. die künftige Bereitstellung von Systemdienstleistungen. Mit diesen und weiteren Fragestellungen zur Transformation des Elektrizitätssystems haben sich Nachwuchswissenschaftler der TU Dresden in den vergangenen zwei Jahren im Rahmen des vom Europäischen Sozialfonds – ESF geförderten Projekts EnerSAX auseinander gesetzt. Neben der Erstellung einer Potenzialanalyse für Sachsen wurden sowohl technische Fragestellungen,wie z.B. die Auswirkungen der Integration erneuerbarer Energien auf die Übertragungs-, Verteilungs-und Niederspannungsnetze, als auch ökonomische Fragestellung, wie z.B. die künftige Ausgestaltung der Regelenergiemärkte, untersucht. Durch die Zusammenarbeit der Nachwuchsforscher aus den Bereichen der Elektrotechnik und Energiewirtschaft konnten so integrierte Lösungsansätze zur Ausgestaltung einer weitgehend auf erneuerbaren Energien beruhenden Energieversorgung mit dem Fokus auf Sachsen im transnationalen Kontext erarbeitet werden. Die wesentlichen Ergebnisse aus dem Projekt werden in diesem Buch vorgestellt

On the Long-Term Efficiency of Market Splitting in Germany

In Europe, the ongoing renewable expansion and delays in the planned grid extension have intensified the discussion about an adequate electricity market design. Against this background, we jointly apply an agent-based electricity market model and an optimal power flow model to investigate the long-term impacts of splitting the German market area into two price zone. Our approach allows capturing long-term investment and short-term market behavior under imperfect information. We find strong impacts of a German market splitting on electricity prices, expansion planning of generators and required congestion management. While the congestion volumes decrease significantly under a market split in the short term, the optimal zonal configuration for 2020 becomes outdated over time due to dynamic effects like grid extension, renewable expansion and new power plant investments. Policymakers and regulators should therefore regularly re-assess bidding zone configurations. Yet, this stands in contrast to the major objective of price zones to create stable locational investment incentives

Energiesystemanalyse : Tagungsband des Workshops "Energiesystemanalyse" vom 27. November 2008 am KIT Zentrum Energie, Karlsruhe

In diesem Buch wird ein Überblick über Methoden der Energiesystemanalyse gegeben, die am KIT weiterentwickelt und angewendet werden. Ziel dieses Tagungsbandes ist eine Bestandsaufnahme und Kompetenzdokumentation im Bereich der Energiesystemanalyse, die als Basis zur Ableitung von Entwicklungsperspektiven, Forschungsbedarf und zukünftigen Themenfeldern dienen soll und deswegen einem breiten Publikum zur Verfügung gestellt wird

Security of Supply and Electricity Network Flows after a Phase-Out of Germany’s Nuclear Plants: Any Trouble Ahead?

This paper, which examines the impacts of phasing out nuclear power in Germany, is the first to include an analysis of energy supply security and critical line flows in both the German and Central European electricity networks. The technical-economic model of the European electricity market, ELMOD, is used to simulate alternative power plant dispatch, imports, exports, and network use for a representative winter day. The results suggest that the shutdown of Germany’s nuclear plants will result in higher net imports, especially from the Netherlands, Austria, and Poland, and that electricity generation from fossil fuels will increase slightly in Germany and in Central Europe. We find that no additional imports will come from nuclear plants since they are already fully utilized in the merit order, and that electricity prices will rise on average by a few Euros per MWh. We conclude that closing the seven nuclear power plants within the government’s moratorium will cause no significant supply security issues or network constraints and an eventual full phase-out seem to be possible due to the completion of several new conventional power plants now under construction. Finally, we suggest that a nuclear phase-out in Germany within the next 3-7 years will not undermine security of supply and network stability in Germany and Central Europe.electricity; Germany

Abschätzung der Entwicklung der Netznutzungsentgelte in Deutschland

Zur Umsetzung der Energiewende ist in den kommenden Jahren ein substantieller Netzausbau notwendig, der jedoch regional unterschiedlich stark ausfallen wird. Nach gegenwärtiger Gesetzeslage werden die folglich sehr unterschiedlich hohen Netzkosten von den Endkunden des jeweiligen Netzgebietes über die Netznutzungsentgelte getragen. Mittels eines detaillierten Modells der Kostenbestandteile der Netzkosten in den einzelnen Regionen wurden unter Berücksichtigung des erwarteten Netzausbaus sowie der demographischen Entwicklung die Netznutzungsentgelte, geschlüsselt nach den Kundengruppen Haushalt und Gewerbe sowie Industrie bis zum Jahr 2023 prognostiziert. Die anschließende Analyse eines bundesweiten Wälzens von Übertragungs- und Verteilungsnetzbestandteilen der Entgelte kommt zu dem Ergebnis, dass in Zukunft neben den ostdeutschen Flächenländern auch die Küstenländer Schleswig-Holstein und Niedersachsen sowie Teile Bayerns von einem bundeseinheitlichen Entgelt profitieren würden. Dabei stellt sich eine asymmetrische Verteilung von Be- und Entlastungen dar. Den zum Teil erheblichen jährlichen Entlastungen von bis zu 130 EUR pro 3-Personenhaushalt stehen in den süd- und westdeutschen Flächenländern vergleichsweise geringe Mehrbelastungen von maximal 30 EUR gegenüber. Gleichzeitig zeigt die Analyse, dass ein alleiniges Wälzen der Übertragungsnetzkosten zum heutigen Stand für Industriekunden in Ostdeutschland zwar merkliche Entlastungen mit sich bringen würde, diese aber zukünftig abnehmen und im Haushaltskundenbereich sehr gering ausfallen. Insgesamt lässt sich aus den Ergebnissen der Analyse schlussfolgern, dass die regionale Ungleichverteilung der Netzkosten tendenziell zunimmt und es Regionen in Deutschland gibt, in denen hohe Netzausbaukosten, eine negative demographische Entwicklung und eine geringe Kaufkraft zusammentreffen und so Privathaushalte sowie Industriebetriebe stark belasten.:1 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 2 Gegenstand und Ziel der Analyse 3 Rahmenbedingungen der Bestimmung der Netznutzungsentgelte 4 Kostenmodell des Übertragungsnetzes 5 Kostenmodell der Verteilungsnetze 6 Auswirkungen des demographischen Wandels auf Stromverbrauch und Netzentgelte 7 Abschätzung der Netznutzungsentgelte und ihrer Zusammensetzung 8 Skizze eines Netzkostenstrukturausgleichs 9 Quellen 10 Anhan

Potenziale der Elektrizitätserzeugung aus erneuerbaren Ressourcen im Freistaat Sachsen

Der Freistaat Sachsen verfügt über große Potenziale hinsichtlich der Elektrizitätserzeugung aus Windkraft, Photovoltaik, sowie Biogas aus landwirtschaftlicher Biomasse. Im Rahmen dieser großteilig auf geographischen Informationssystemen (GIS) basierenden Analyse wird für die Ermittlung des wirtschaftlichen Potenzials bei Windenergie und Photovoltaik jeweils die EEG-Vergütung nach dem EEG 2012 bei Inbetriebnahme der Anlagen im Jahr 2013 herangezogen. Bei voller Ausschöpfung aller Flächen beträgt das Potenzial etwa 43% des Bruttostrombedarfes in Sachsen. Neben dem Potenzial zur Stromerzeugung entspricht das technische Potenzial an Biogas von Überschussflächen nach Abzug des Bedarfes an Biomasse zur Nahrungs- und Futtermittelproduktion ca. 20,5% des Erdgasverbrauches im Freistaat. Bei selben Annahmen können in einem alternativen Nutzungspfad ca. 4,5 TWh an Biokraftstoffen hergestellt werden. Im Einzelnen können durch die Nutzung von Windenergie zwischen 4,3 und 9,9 TWh ohne Berücksichtigung von Waldflächen an Elektrizität pro Jahr bereitgestellt werden. Wird eine Turbine einer höheren Leistungsklasse unterstellt, wie dies für die nächsten Jahre projiziert wird, liegt das wirtschaftliche Potenzial sogar bei 22,6 TWh. Das wirtschaftliche Potenzial zur Stromerzeugung durch Photovoltaik auf Dachflächen liegt bei 3,5 TWh. Im Gegensatz zum wirtschaftlichen Potenzial bei der Windenergie und der Photovoltaik, handelt es sich bei der Biomasse um das technische Potenzial.:Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis 1 Einleitung 2 Technische Potenziale und Ableitung Kostenpotenzialkurven 3 Berechnung von Stromgestehungskosten 4 Windenergie 4.1 GIS-gestützte Ermittlung und Analyse von Freiflächen 4.2 Energiewandlung 4.3 Technische und wirtschaftliche Parameter 4.4 Ergebnisse 4.5 Sensitivierung der Ergebnisse 5 Photovoltaik 5.1 GIS-gestützte Ermittlung und Analyse von Freiflächen 5.2 Energiewandlung 5.3 Technische und wirtschaftliche Parameter 5.4 Ergebnisse 6 Landwirtschaftliche Biomasse 6.1 Theoretisches und technisches Potenzial an Biogas im Freistaat Sachsen 6.2 Theoretisches und technisches Potenzial an Biokraftstoffen im Freistaat Sachsen 6.3 Ergebnisse: Technisches Potenzial an Biogas und Biokraftstoffen im Freistaat Sachsen (Zusammenfassende Darstellung) 6.4 Gestehungskosten von elektrischem Strom aus BHKW’s mit Biogasverbrennung 7 Schlussfolgerungen und Ausblick Literaturverzeichnis Anhan

Umweltpolitische Ziele der EU: deutsch-französische Beiträge zur Zielerreichung : Tagungsband des ersten deutsch-französischen Workshops Energiewirtschaft und Nachhaltigkeit in Karlsruhe am 29.-30. Januar 2009 = Concepts franco-allemands pour atteindre les objectifs environnementaux de l\u27UE : Actes du premier workshop franco-allemand Economie de l\u27Energie et Développement Durable à Karlsruhe les 29 et 30 janvier 2009

Dieses Buch ist ein Sammelband von deutschen und französischen Artikeln zu den Themen Nachhaltigkeit, Energieeffizienz, Klimawandel, Strommarkt und erneuerbare Energien, insbesondere Biomasse, die im Rahmen des ersten deutsch-französischen Workshops Energiewirtschaft und Nachhaltigkeit präsentiert wurden. Sie leisten jeweils einen Beitrag zur übergeordneten Themenstellung des Workshops: "Umweltpolitische Ziele der Europäischen Union: deutsch-französische Beiträge zur Zielerreichung"

Kurzgutachten zur regionalen Ungleichverteilung der Netznutzungsentgelte: Bestandsaufnahme und pragmatische Lösungsansätze; im Auftrag der 50Hertz Transmission GmbH

Der zur Umsetzung der Energiewende notwendige Netzausbau fällt regional sehr unterschiedlich hoch aus. Durch die bestehende Entgeltsystematik ergeben sich hierbei potentielle Mehrbelastungen für Stromkunden in Regionen mit einem hohen Anteil an Erneuerbaren Energien. Aktuell sind vor allem in den neuen Bundesländern höhere Entgelte zu verzeichnen. Im Rahmen dieses Kurzgutachtens werden mittels eines detaillierten Modells der Netzkosten auf den unterschiedlichen Spannungsebenen nach Landkreisen aufgeschlüsselte Netznutzungsentgelte bis zum Jahr 2024 prognostiziert. Darüber hinaus werden fünf Anpassungsvarianten der bestehenden Entgeltsystematik quantitativ analysiert und diskutiert: Einheitliches Übertragungsnetzentgelt Streichung der vermiedenen Netznutzungsentgelte für dargebotsabhängige Erzeuger Preiskorridore für Endkundenentgelte Bundeseinheitliche Entgelte für Endkunden Wälzen der durch Erneuerbare Energien (EE) bedingten Verteilernetzkosten Aus den Analysen ergeben sich vor allem für die Varianten Entgeltkorridore, bundeseinheitliche Entgelte sowie für das Wälzen der EE-bedingten Verteilernetzkosten signifikante Entlastungseffekte für Kunden mit sehr hohen Entgelten bei moderater Mehrbelastung der übrigen Stromkunden. Obwohl die letzte Variante zu einer verursachungsgerechteren Kostenverteilung führen würde, ist deren Umsetzbarkeit äußerst fraglich. Erste Maßnahmen um ein Auseinanderdriften der Entgelte abzuschwächen, die deutlich einfacher umzusetzen sind, wären die Einführung eines einheitlichen Übertragungsnetzentgelts sowie die Streichung vermiedener Netznutzungsentgelte für dargebotsabhängige Erzeuger.:Inhaltsverzeichnis III Abbildungsverzeichnis V Tabellenverzeichnis VI Abkürzungsverzeichnis VII Länderkürzel VIII 1 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 1 2 Einleitung und Gegenstand der Analyse 5 3 Allgemeine Herausforderungen bei der Entwicklung der Netznutzungsentgelte 7 4 Herangehensweise und Modellbeschreibung 12 5 Ergebnisse unter der heutigen Systematik und verschiedener Anpassungsvarianten 23 6 Sensitivitätsanalyse und Differenzierung ausgewählter Modellaspekte 48 7 Umsetzung der Anpassungsvarianten 54 8 Bewertung der Anpassungsvarianten 60 9 Literaturverzeichnis 64 10 Anhang 6