Forschungsprojekt ERAFlex II
Effektive Rahmenbedingungen für einen kostenoptimalen EE-Ausbau mit komplementären dezentralen Flexibilitätsoptionen im Elektrizitätssektor II
Um die Transformation unseres Energiesystems in all ihrer Komplexität zielgerichtet gestalten zu können, werden verschiedene Energiesystem- und Strommarktmodelle entwickelt. Sie sind auf bestimmte Fragestellungen ausgerichtet, etwa auf Versorgungssicherheit, Kosten, Netzausbau oder Beschäftigungsaspekte. Allerdings sind die Ergebnisse dieser spezialisierten Modelle nicht deckungsgleich. So kommt es etwa zu Abweichungen zwischen Ergebnissen optimierender Kapazitätsplanungsmodelle und agentenbasierter Simulationsmodelle, unter anderem bedingt durch unterschiedliche Abbildungen des Verhaltens der Markt-Akteure und deren Unsicherheiten. Hierdurch unterscheiden sich die (theoretisch optimalen) Kosten des Energiesystems in dem einen Modell von den (realistischeren) Kosten im anderen Modell. Diese Differenz wird als „Efficiency Gap“ bezeichnet. Im Projekt ERAFlex II soll dieser Efficiency Gap mittels einer bidirektionalen Modellkopplung reduziert werden, sodass die Bestimmung eines Kostenminimums auf Basis realistischerer Berechnungen möglich wird.
Forschungsprojekt ERAFlex II | |
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Laufzeit | März 2021 bis Februar 2024 |
Förderung durch | Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz |
Projektbeteiligte | - Institut für Vernetzte Energiesysteme
- Universität Stuttgart – Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung
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Mit dem durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Projekt ERAFlex II sollen vor allem drei Faktoren in die Energiesystem-Optimierung eingebunden werden: Regulatorische Instrumente, realitätsnahe Marktrestriktionen und akteursspezifisches Verhalten. Dies soll durch die Ankopplung eines agentenbasierten Strommarktmodells realisiert werden. Konkret koppeln die Projektbeteiligten dazu das Energiemarktmodell 'E2M2' des Instituts für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung der Universität Stuttgart und das agentenbasierte Strommarktmodell AMIRIS des Instituts für Vernetzte Energiesysteme miteinander.
Aufbauend auf dieser bidirektionalen Modellkopplung sieht ERAFlex II drei Arbeitsschritte vor:
- Das Modell E2M2 ermittelt einen kostenoptimalen Kraftwerkspark und -einsatz.
- Im Modell AMIRIS werden effektive und effiziente politische Fördermaßnahmen ermittelt, die eine Realisierung des Kraftwerksparks aus E2M2 ermöglichen.
- Mehrkosten und Abweichungen aus AMIRIS werden an E2M2 zurückgegeben, damit diese bei einer erneuten Optimierung berücksichtigt werden können.
Die Schritte werden wiederholt, bis Konvergenz erreicht ist.
Am Institut für Vernetzte Energiesysteme fokussieren sich die Arbeiten auf die Entwicklung von Programmen zur automatisierten Modellkopplung. Dies umfasst das automatische Auslesen der Ergebnisse des jeweils einen Modells und das Übertragen der Daten in das jeweils andere Modell. Weiterhin werden die Parameter der Förderinstrumente zur Refinanzierung des Kraftwerksparks in AMIRIS so ermittelt, dass die Kosten jedes Kraftwerks inklusive Annuitäten der Investitionen gerade gedeckt sind. Hierzu wird ein iteratives Verfahren entwickelt, welches vollautomatisch nach einem geeigneten Satz an Förderparametern sucht. Darüber hinaus wird in AMIRIS ein Modul zum Einsatz konkurrierender Energiespeicheragenten entwickelt, um den Wettbewerb zwischen verschiedenen Flexibilitätsoptionen am Strommarkt besser abzubilden und noch realistischere Ergebnisse in AMIRIS erzielen zu können.
Mit dem Vorhaben wollen die Projektbeteiligten folgende Forschungsfragen adressieren:
- Wie können die Effekte realer Verhaltensweisen und Restriktionen in die Modellierung der Kapazitätsausbauplanung integriert werden? Zu welchen Ergebnissen führt eine solche erweiterte Modellierung?
- Wie verändert sich die Zielerreichung bei Berücksichtigung der Wirkungsweise möglicher unterschiedlicher Maßnahmen und Instrumente verglichen mit dem theoretischen Optimum? Welche Instrumente erreichen unter welchen Rahmenannahmen das Optimum am besten?
- Welche Verteilungseffekte entstehen durch eine konkrete Instrumentierung zwischen den unterschiedlichen Akteuren?
Weitere Informationen zum Forschungsprojekt ERAFlex II:
