Wirtschaftliche Einsatzplanung: Was ist das? (Sicherheit & MOE)
Was ist Wirtschaftliche Verteilung?
Wirtschaftliche Verteilung (auch als wirtschaftliche Lastverteilung oder Merit-Order bezeichnet) ist ein Online-Prozess, der die Erzeugung unter den verfügbaren Generatoren so zuordnet, dass die Lastbedarfe erfüllt und die Gesamterzeugungskosten minimiert werden.
Die wirtschaftliche Verteilung legt effiziente und verlässliche Methoden für den Betrieb von Erzeugungsanlagen fest, indem sie betriebliche Einschränkungen bei Produktion und Transmissionsystemen berücksichtigt, um den Verbrauchern zu dienen.
Die wirtschaftliche Verteilung bestimmt das optimale Leistungsprofil einer Anzahl von Elektrizitätserzeugungsanlagen. Sie trägt dazu bei, den Systembedarf mit den geringstmöglichen Kosten zu decken, unter Berücksichtigung von Transmissions- und betrieblichen Einschränkungen.
Generatoren mit den geringsten Grenzkosten sollten zuerst zur kosteneffizienten Versorgung der Last eingesetzt werden. Die systemgrenzkosten sollten durch die Grenzkosten des letzten Generators unter Last bestimmt werden. Dies ist der Preis für die Hinzufügung eines zusätzlichen MWh an Energie zum Netz.
Diese Methode zur Planung der Erzeugung, die als wirtschaftliche Verteilung bezeichnet wird, senkt den Preis für die Erzeugung von Elektrizität. Der traditionelle Ansatz der wirtschaftlichen Verteilung wurde entwickelt, um fossile Brennstoffe verbrennende Kraftwerke zu steuern.
Das Problem der wirtschaftlichen Verteilung wird mit spezieller Computer-Software gelöst. Diese Software sollte den betrieblichen und systemischen Einschränkungen der verfügbaren Ressourcen und der zugehörigen Transmissionsfähigkeiten entsprechen.
Bei der wirtschaftlichen Verteilung variiert die aktive und reaktive Leistung des Generators innerhalb vordefinierter Grenzen und erfüllt die Lastanforderungen, während weniger Treibstoff verwendet wird. Daher ermöglicht eine Stromsystem-Verbindung, dass eine Anzahl von Kraftwerken parallel angeschlossen werden, um den Systembedarf zu decken. Es wird erforderlich, die Kraftwerksanlagen im Netzsystrem effizienter zu betreiben.
Das elektrische Energiesystem expandiert rasch. Durch Stromsystem-Verbindungen können mehrere Kraftwerke parallel angeschlossen werden, um den Systembedarf zu decken. Im Netzsystrem wird es notwendig, die Kraftwerksanlagen effektiver zu betreiben. Dies sind die Kosten, die ein Kraftwerk für die Herstellung eines einzelnen Megawattstunden verursacht.
Darstellung der wirtschaftlichen Verteilung
Der Merit-Order unterscheidet sich von den Fixkosten einer Stromerzeugungstechnologie. Kraftwerke, die ständig Strom zu sehr niedrigen Preisen produzieren, werden gemäß dem Merit-Order zuerst aufgerufen, um Strom zu liefern. Dann werden Kraftwerke mit höheren Grenzkosten hinzugefügt, bis der Bedarf gedeckt ist.
Sicherheitsgeführte wirtschaftliche Verteilung (SCED)
Sicherheitsgeführte wirtschaftliche Verteilung (SCED) ist ein vereinfachtes Problem der optimalen Stromflusssteuerung (OPF). Es wird in der Energiewirtschaft weit verbreitet eingesetzt. Optimale Stromflusssteuerung ist eines der wichtigsten Optimierungsprobleme in der Energiewirtschaft.
OPF zielt darauf ab, die ideale Menge an Elektrizität zu bestimmen, die die Generatoren des Netzes zur Erfüllung eines bestimmten Bedarfs bereitstellen müssen. Die Optimalität wird durch die Kosten bestimmt, die jeder Generator für die Erzeugung dieser Energie verursacht.
Es gibt mehrere wichtige Ansätze zur Lösung des SCED-Problems, wie lineare Programmierung (LP), Netzwerkflussprogrammierung (NFP), quadratische Programmierung (QP), nichtlineare konvexe Netzwerkflussprogrammierung (NLCNFP) und genetische Algorithmen (GA).
Merit-Order-Effekt (MOE)
Die Ausweitung erneuerbarer Energien, die niedrigere Produktionskosten haben, hat Großhandelsstrompreise gesenkt. Der Prozess, durch den der Marktpreis bestimmt wird, wird als „Merit-Order-Effekt“ bezeichnet.
Der Merit-Order-Effekt im reinen Energiemarkt bezieht sich auf die Senkung der Strompreise an der Strombörse, die durch den Anstieg der Versorgung mit erneuerbaren Energien verursacht wird. Der Strompreis wird durch den „Merit-Order“ bestimmt.
Die Reihenfolge, in der Kraftwerke Energie an den Markt liefern, wobei das Kraftwerk, das am Anfang den besten Deal gemacht hat, mit den geringsten Betriebskosten den Standard setzt.
Der Clearing-Preis und der Clearing-Volumen werden durch den Punkt bestimmt, an dem die Stromversorgung und -nachfrage zusammenkommen. Dieser Clearing-Preis wird allen Marktteilnehmern gezahlt, die Kraftwerke für das Netz betreiben. Gleiches gilt für alle, die Strom am Großhandelsmarkt kaufen, sie zahlen denselben Preis.
Die Merit-Order-Reihenfolge hat sich infolge stetig sinkender Stromproduktionskosten, insbesondere in der Entwicklung erneuerbarer Energien, geändert, wodurch konventionelle Kraftwerke weiter hinten stehen. Mit dem zunehmenden Einspeisung erneuerbarer Energien wie Photovoltaik, Windenergie oder Biomasse ist der Effekt besonders deutlich.
Während Spitzenlastzeiten treten fluktuierende Wind- und Photovoltaikanlagen mit Marginalkosten nahe Null auf den Markt und drängen traditionelle Kraftwerke ans Ende der Merit-Order.
Der Merit-Order-Effekt (MOE) erneuerbarer Energien ist der Begriff, den der Energiesektor verwendet, um dieses Phänomen zu beschreiben. Konventionelle Kraftwerke müssen nur noch die Restlast oder den verbleibenden Strombedarf liefern, den erneuerbare Energien nicht decken können.
Referenzen
B. H. Chowdhury und S. Rahman, “Eine Übersicht über jüngste Fortschritte in der wirtschaftlichen Verteilung,” in IEEE Transactions on Power Systems, Band 5, Nr. 4, Seiten 1248-1259, Nov. 1990, doi: 10.1109/59.99376.
Chen, C., Qu, L., Tseng, M., Li, L., Chen, C., & Lim, M. K. (2022). Reduzierung der Treibstoffkosten und Steigerung der Ressourcennutzungsrate beim Problem der wirtschaftlichen Lastverteilung. Journal of Cleaner Production, 364, 132709. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.132709.
R. A. Jabr, A. H. Coonick und B. J. Cory, “Ein homogener linearer Programmieralgorithmus für das Problem der sicherheitsgeführten wirtschaftlichen Verteilung,” in IEEE Transactions on Power Systems, Band 15, Nr. 3, Seiten 930-936, Aug. 2000, doi: 10.1109/59.871715.
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