FlexEuro
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Wirtschaftliche Optimierung flexibler stromintensiver Industrieprozesse.

Vermarktung von Flexibilität am Energiemarkt

Flexibilität im Stromversorgungssystem ist zu einem Schlagwort der Stunde avanciert. Hohe Preisschwankungen an den Kurzfristmärkten zeigen deren wirtschaftlichen Wert. Im BMWi-geförderten Projekt FlexEuro entwickeln wir Modelle und Methoden für die optimale Vermarktung von Lastflexibilitäten an verschiedenen Strommärkten.

Wirtschaftliche Optimierung flexibler stromintensiver Industrieprozesse

BMWi-Projekt FlexEuro

Dargebotsabhängige Energieerzeugung – das heißt, die Stromproduktion hängt vom Wetter ab, sie richtet sich nicht nach der Nachfrage oder dem Börsenpreis (z.B. Windkraft und Photovoltaik) – hat einen immer größeren Einfluss auf den Energiemarkt. Besonders die Flexibilität auf der Nachfrageseite ist daher ein wichtiger Erfolgsfaktor für die langfristige Sicherung unseres Energiesystems. Besonders stromintensive Prozesse in der Industrie haben das Potential davon auch wirtschaftlich zu profitieren.

Das Ziel des Projektes FlexEuro ist die Entwicklung von Methoden und Prototypen, die bei Entscheidungen zur Vermarktung der Flexibilität im Stromverbrauch unterstützen. Dazu erarbeiten wir gemeinsam mit unseren Projektpartnern quantitative Modelle und Algorithmen mit dem Fokus auf der operativen Vermarktung der Flexibilität. Im Verbund arbeiten wir als Fraunhofer ITWM gemeinsam mit der Universität Duisberg-Essen und zwei Anwendungsunternehmen aus der stochastischen Optimierung und Industrie.
 

Kurzfristige Vermarktungsoptionen

Die im Projekt betrachteten kurzfristigen Vermarktungsoptionen für Flexibilität sind:

  • der Regelenergiemarkt: Die Regelleistung, auch als Reserveleistung bezeichnet, gewährleistet die Versorgung bei unvorhergesehenen Ereignissen im Stromnetz.
  • die Day-Ahead Auktion: Handel von Strom für den folgenden Tag, der an der EPEX Spot in Paris (Spotmarkt der European Power Exchange), an der EXAA in Wien (Energy Exchange Austria) oder im OTC (Over-the-Counter-Handel) über außerbörslich ausgehandelte Verträge stattfindet.
  • der Intraday-Markt: Der Intraday-Handel von Strom findet sowohl an der EPEX Spot statt als auch im OTC-Handel, also über außerbörslich ausgehandelte Verträge zwischen Stromkäufern und -verkäufern. Er bezeichnet den kontinuierlichen Kauf und Verkauf von Strom, der noch am gleichen Tag geliefert wird.

Passgenaue Modelle und Algorithmen

Die unterschiedlichen Eigenschaften und Restriktionen der Märkte erfordern für jede Vermarktungsoption eine individuelle Kombination geeigneter finanzmathematischer Modelle mit Optimierungsalgorithmen:

  • Regelenergiemarkt: Marktmodellierung und stochastische Optimierung der Angebotsabgabe
  • Day-Ahead-Markt: Preisprognose und multikriterielle Optimierung
  • Intraday-Markt: Stochastische Modellierung des aktuellen Orderbuchs und kontinuierliche Generierung von Handelsempfehlungen

Die entwickelten Modelle und Methoden bringen wir anschließend als Software-Prototypen in den Test und in die Anwendung beim Projektpartner.

Zwischenstand zur Halbzeit

In den ersten eineinhalb Jahren beschäftigten sich unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am ITWM intensiv mit der Vermarktung am Day-Ahead Markt. Zu diesem Zweck wurde die Möglichkeit des flexiblen Verbrauchs mathematisch als multikriterielles Optimierungsproblem modelliert. Mit Hilfe von mathematischen Prognosen wurden dann optimale Lastfahrpläne für den kommenden Tag berechnet. Hier konnten wir zeigen, dass die Flexibilität wirtschaftlich sehr rentabel ist. Dies gilt auch, wenn man die technischen Kosten eines Fahrplans zu optimalen Marktpreisen mit einbezieht.

Parallel dazu wurde begonnen sich die Vermarktungsmöglichkeiten von Flexibilität im Intraday Markt anzuschauen. Dazu wurden Orderbuchdaten, die eine Historie über vergangene Kaufs- und Verkaufsgebote bieten, verarbeitet und analysiert. Auch hier gibt es ein großes Potential für die Vermarktung von Flexibilität. Die Arbeit an einem Prototyp, der den Projektpartnern hilft das Potenzial praktisch zu nutzen, kann zeitnah beginnen.

Zusammenarbeit unter Pandemiebedingungen
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Auch während der Pandemie gab es einen regen Austausch zwischen den Projektpartnern. Zusätzlich zum monatlichen Austausch fand vom 20.04.2021 bis 22.04.2021 bereits das dritte Halbjahrestreffen rein virtuell statt bei dem die Teilnehmenden ihre Ergebnisse vorstellten.
Kick-off-Meeting
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Kick-off des Projekts war am 21. und 22.10.2019 in Essen, erst in den Räumlichkeiten der TRIMET Aluminium SE (inkl. spannender Werksführung) und am Tag drauf in den Räumlichkeiten des Projektpartners Universität Duisburg-Essen.

Kooperationspartner:

  • Fraunhofer ITWM (Projektkoordination Abteilung Finanzmathematik und Mitarbeit Bereich Optimierung)
  • Universität Duisberg-Essen (Prof. Dr. Rüdiger Kiesel)
  • Decision Trees GmbH (Software- und Beratungsunternehmen mit spezifischer Kompetenz in der Anwendung der stochastischen Optimierung in der Energiewirtschaft)
  • TRIMET Aluminium (TRIMET Aluminium SE, das mittelständische Familienunternehmen entwickelt, produziert, recycelt, gießt und vertreibt moderne Leichtmetallprodukte aus Aluminium)

Projektlaufzeit:

September 2019 bis August 2022

FlexEuro wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (kurz BMWi) gefördert, um die damit einhergehenden Potentiale für die Energiewende zu heben.

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