Simulation der langfristigen Entwicklung des europäischen Elektrizitätsmarktes

  • Simulation of the long-term development of the European electricity market / von Tobias Paulun

Paulun, Tobias; Feess, Eberhard (Thesis advisor)

Aachen : Klinkenberg (2009)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Kurzfassung

Mit der Liberalisierung des europäischen Marktes für elektrische Energie haben sich die Randbedingungen für alle in diesem Markt tätigen Unternehmen grundlegend verändert. Um das langfristige Ziel eines europäischen Binnenmarktes zu erreichen, sind erhebliche Eingriffe in die unter unterschiedlichen Randbedingungen gewachsenen Elektrizitätsmärkte der europäischen Mitgliedsstaaten notwendig. Da sowohl die kostengünstige als auch die sichere Versorgung mit elektrischer Energie für nahezu alle Wirtschaftszweige von zentraler Bedeutung ist, muss sichergestellt sein, dass die Versorgungssicherheit und die Qualität der Stromversorgung durch die Gestaltung des Binnenmarktes nicht unzulässig beeinflusst werden. Investitionsentscheidungen sind in der Elektrizitätswirtschaft häufig für mehrere Jahrzehnte kostenwirksam und können nur über lange Zeiträume korrigiert werden. Politische Rahmenbedingungen müssen daher ausreichende Planungssicherheit für alle im Markt tätigen Unternehmen schaffen und gleichzeitig die zukünftigen Anforderungen an den Elektrizitätsmarkt berücksichtigen. Existierende Forschungsarbeiten zu dieser Fragestellung betrachten hingegen entweder statische Modelle, mit denen dynamische Wechselwirkungen zwischen Systemkomponenten wie Erzeugung und Netz nicht erfasst werden können, oder fokussieren auf Teilsystemen wie einzelnen Ländern oder Märkten. In dieser Forschungsarbeit wird zunächst ein spieltheoretisches Modell entwickelt, mit dem die Auswirkungen fundamentaler Eigenschaften von Elektrizitätsmärkten auf das Marktergebnis - beispielsweise die Angebotspreise von Stromerzeugern - untersucht werden können. Anschließend wird diskutiert, welche Modellerweiterungen für realitätsnahe Analysen erforderlich sind. Es wird gezeigt, dass ein derart umfassendes, spieltheoretisches Modell aufgrund seiner Komplexität nicht zur Analyse der langfristigen Entwicklung des europäischen Elektrizitätsmarktes mit dem in dieser Arbeit gewählten Betrachtungsbereich und Detailgrad geeignet ist. In dieser Arbeit wird daher zusätzlich ein ökonomisch-technisches Modell des europäischen Elektrizitätsmarktes entwickelt, mit dem die dynamische Entwicklung des Marktes in Abhängigkeit vom Verhalten politischer Akteure sowie exogenen Randbedingungen berechnet und analysiert werden kann. Das Modell basiert auf einer Beschreibung des europäischen Verbundnetzes sowie einer detaillierten Nachbildung aller am Markt tätigen Erzeugungsunternehmen mit ihren jeweils verfügbaren Kraftwerkskapazitäten. Für eine realistische Bewertung von Investitionsentscheidungen der Stromerzeuger werden alle Unsicherheiten der für die Entscheidung relevanten Randbedingungen durch Szenarienbäume erfasst. Die Auswirkungen politischer Entscheidungen und exogener Randbedingungen auf die Entwicklung des Marktes werden dadurch in Variantenrechnungen transparent. Das Verhalten der Stromerzeuger und potenzieller Investoren ist wiederum Eingangsdatum für Investitionsentscheidungen der Netzbetreiber, die - ausreichende Verzinsung des eingesetzten Kapitals im regulierten Markt vorausgesetzt - ihr Netz entsprechend prognostizierten, zukünftig erwarteten Belastungssituationen ausbauen. Mit dem in dieser Arbeit entwickelten Elektrizitätsmarktmodell und dem auf diesem Modell aufbauenden Simulationsverfahren können dynamische Kopplungen zwischen Systemkomponenten identifiziert und die Wirksamkeit politischer Vorgaben an die Entwicklung des Marktes bewertet werden. Weiterhin ist es möglich, die kurz- und langfristigen Auswirkungen wirtschaftspolitischer Maßnahmen zu quantifizieren und zu vergleichen. Die Anwendungsmöglichkeiten und die Leistungsfähigkeit der entwickelten Modelle und Verfahren werden in der vorliegenden Arbeit durch exemplarische Simulationsrechnungen dokumentiert.

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