Trends bei der Optimierung von Wasserkraftwerken

Die anspruchsvollen Marktbedingungen auf dem Strommarkt bringen die Schweizer Wasserkraft in Bedrängnis. Um sie zu erhalten, muss die numerische Optimierung des Kraftwerkseinsatzes weiter verbessert werden.

Trends bei der Optimierung von Wasserkraftwerken

Die Schweiz handelt traditionell ihren Strom aus Wasserkraft an den nationalen und internationalen Strombörsen. Dabei stellen sich viele Fragen: Wieviel Strom aus Speicherwasser soll jetzt, wieviel erst in Zukunft produziert werden? Zu welchem Preis soll der Strom verkauft werden? Und zu welchem Preis soll wieviel Strom zum Heraufpumpen von Speicherwasser hinzugekauft werden?

Zur Beantwortung dieser komplexen Fragen werden numerische Optimierungsmodelle eingesetzt. Die numerischen Optimierung hat zum Ziel, den optimalen Einsatz von Turbinen und Pumpen der Wasserwerke zu berechnen. So, dass der aus dem Einsatz resultierende Ertrag an den Strombörsen maximal wird. Aus den optimalen Einsatzprofilen wird für jedes Kraftwerk dazu ein Grenzpreis berechnet, anhand dessen Turbinen-und Pumpengruppen täglich an die Börse gestellt werden.

Vorteile durch tägliche stochastische Optimierung

Der optimale Einsatz sämtlicher Wasserkraftwerke wird täglich auf Basis aktualisierter Prognosen für Strompreise und Wasserzuflüssen sowie der aktuellen Revisionsplanung neu berechnet. Hierfür gibt es einerseits die stochastische Optimierungsmethode wie auch die deterministische Optimierung. Im Gegensatz zur deterministischen berücksichtigt die stochastische Optimierung die in der Realität vorkommenden Unsicherheiten auf Preisen oder Zuflüssen. Da in Märkten mit zunehmenden Volatilitäten der Umgang mit Unsicherheiten je länger je wichtiger wird, bringt die stochastischen Methode für den Kraftwerkseinsatz gewisse Vorteile. Ein umfangreiches Backtesting innerhalb der BKW konnte den Mehrertrag dieser Methode bestätigen und uns vom Nutzen für die tägliche Kraftwerksoptimierung überzeugen.

Grafik: In- und Output der stochastischen Optimierung

Grafik: In- und Output der stochastischen Optimierung
Grafik: In- und Output der stochastischen Optimierung

 

 

Weitere Trends bei der Optimierung von Wasserkraftwerken

Die Strompreise sind auf ein Rekordtief gefallen. Zudem sinkt die Differenz zwischen höchsten und tiefsten Preisen, was die Pumpspeicherung erschwert. Unter diesen anspruchsvollen Marktbedingungen muss der Kraftwerkseinsatz weiter optimiert und dazu die numerische Optimierung weiter verbessert werden. Folgende Punkte können in der Weiterentwicklung des täglichen Kraftwerkseinsatzes mitberücksichtigt werden:

  • Kurzfristige Reoptimierung und Neu-Berechnung der Grenzpreise: Relativ kurzfristig melden die Kraftwerke jeweils die effektiv verfügbaren Leistungen von Turbinen- und Pumpen. Unter Einbezug dieser neuesten Informationen können die Grenzpreise für die Börsenstellung nochmals kurzfristig neu berechnet werden. Dies führt zu einem noch optimaleren Einsatz der Kraftwerke unter Berücksichtigung neuster Informationen.
     
  • Stündliche Grenzpreise und Strommengen: Der zu verkaufende Strom kann für einen über den Tag konstanten oder zu einem stündlichen Grenzpreis an der Börse angeboten werden. Ziel des stündlichen Grenzpreises ist es, dazu eine optimale stündliche Strommenge zu berechnen, was wiederum zu einem Mehrwert in der Vermarktung des Assets führt.
     
  • Verteilung von Reserveleistung: Moderne Optimierungssoftware bietet die Möglichkeit, Reserveleistung in optimaler Weise über alle qualifizierten Turbinen und Pumpen im Kraftwerksportfolio zu verteilen. Dies führt zu tieferen Opportunitätskosten bei der Vorhaltung und somit zu höheren Erträgen bei den Systemdienstleistungsmärkten
     
  • Unsicherheiten in den Zuflüssen: Oft werden nur die Unsicherheiten auf den Strompreisen in der Optimierung berücksichtigt. Insbesondere bei kritischen Wettersituationen und hohen Seeständen können die Unsicherheiten auf den Zuflüssen miteinbezogen werden. Dies führt zu einem leicht anderen, optimaleren Grenzpreis.

Mit diesen Weiterentwicklungen in der Vermarktung flexibler Kraftwerksanlagen kann ein Beitrag zum Erhalt der Schweizer Wasserkraft erzielt werden.

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