Forschungsstelle Energienetze FEN

Modul Elektrizitätsmärkte (eMark) - Teil der Nexus-e-Plattform

Phase 1: Plattform-Entwicklung

Ziel: den Schweizer Atomausstieg und die Rolle der Flexibilitätsanbieter zu untersuchen
Partner: ETHZ, BFE, Swissgrid, Ernst-Basler and Partner (EBP)
Dauer: 09/2016 – 02/2021
Finanzierung: BFE

CH2040

Ziel: Netto-Null-Szenarien und die Auswirkungen des Übergangs zur Autarkie für die Schweiz zu untersuchen
Partner: ETHZ – Nexus-e, ETHZ – Calliope (Prof. Anthony Patt)
Dauer: 11/2020 – 11/2021
Finanzierung: Einzelner Spender

Projekteam:

Projektleiter: Prof. Gabriela Hug (ETHZ-PSL)
Principal Investigators:

  • Prof. Gabriela Hug (ETHZ-PSL)
  • Dr. Turhan Demiray (ETHZ-FEN)
  • Prof. Giovanni Sansavini (ETHZ-RRE)
  • Prof. Massimo Filippini (ETHZ-EEPE)
  • Dr. Christian Schaffner (ETHZ-ESC)

Forscher:

  • Dr. Jared Garrison (ETHZ-FEN)
  • Dr. Blazhe Gjorgiev (ETHZ-RRE)
  • Xuejiao Han (ETHZ-PSL)
  • Dr. Florian Landis (ETHZ-EEPE)
  • Elena Raycheva (ETHZ-PSL)

Projektleitung & Software:

  • Dr. Marius Schwarz (ETHZ-ESC)
  • Xuqian Yan (ETHZ-ESC)

externe SeiteProjekt-Webseite

externe SeiteDie BFE Webseite

  • Die Modellierungsplattform Nexus-e ist eine modulare Kombination von miteinander verbundenen Energie- und Wirtschaftsmodellen, die als interdisziplinärer Rahmen für die Entwicklung von Pfaden für das zukünftige Energiesystem und die Analyse der Auswirkungen von technologischen, wirtschaftlichen, regulatorischen und gesellschaftlichen Entwicklungen dient.
  • Als Teil der Nexus-e-Plattform bestimmt das Electricity Market Module (eMark) alle Erzeugerfahrpläne und Warenpreise unter Verwendung eines marktbasierten Clearings, das die Marktstrukturen, das sequenzielle Timing und die intra-zonalen Handelsgrenzen nachbildet.
  • Die Umstellung der Energiesysteme wirkt sich auf alle Wirtschaftssektoren aus und erfordert daher ganzheitlichere Modelle des energiewirtschaftlichen Systems, einschließlich einer Kombination von Top-down- und Bottom-up-Ansätzen.
  • Traditionelle Stromversorgungsmodelle, die zur Bestimmung von Erzeugungsplänen verwendet werden, neigen dazu, Annahmen zu verwenden, die den derzeit verwendeten Marktprozess nicht widerspiegeln (z. B. Übertragungsgrenzen zwischen Zonen oder getrennte Energie- und Reserve-Clearing). Das eMark-Modul wurde geschaffen, um die bestehenden Markt-Clearing-Prozesse besser abzubilden und auch in der Lage zu sein, mögliche zukünftige verbesserte Versionen dieser Prozesse zu simulieren.
  • Die Nexus-e-Plattform kombiniert fünf Kernmodule über wohldefinierte Schnittstellen, um einen viel breiteren Umfang des energiewirtschaftlichen Systems abzubilden als eigenständige Modellierungsansätze. Die fünf Module, die über wohldefinierte und automatisierte Schnittstellen innerhalb von drei Schleifen (d. h. Investitionsschleife, energiewirtschaftliche Schleife und Sicherheitsschleife) miteinander kommunizieren können, sind: 
  1. Allgemeines Gleichgewichtsmodul für Elektrizität (GemEl), 
  2. Zentralisiertes Investitionsmodul (CentIv), 
  3. Modul für verteilte Investitionen (DistIv), 
  4. Modul Elektrizitätsmarkt (eMark), 
  5. Netzsicherheits- und Erweiterungsmodul (Cascades). 
  • Der Zweck des eMark-Moduls ist es, ein marktbasiertes Clearing (d. h. eine Auktion) von Angebots- und Nachfragegeboten für Strom und Reserven zu simulieren. Dieses Modul ahmt die aktuellen sequenziellen Strukturen und Zeitabläufe nach, die in den simulierten Regionen für das Clearing aller Strommarktprodukte verwendet werden. eMark hat die entscheidende Rolle im Nexus-e-Rahmenwerk, um eine marktbasierte Perspektive zu bieten und Bewertungen zukünftiger Marktstrukturen zu ermöglichen.
  • eMark wendet Beschränkungen für den intra-zonalen Handel an, die die aktuellen Marktkopplungsmechanismen widerspiegeln (d.h. ATC-basierte (Available Transfer Capacity) oder Flow-basierte (FB) Beschränkungen). Zusätzlich kann eMark gemischte Konfigurationen von ATC- und FB-gekoppelten Marktzonen darstellen (wie sie heute in Europa existieren).
  • eMark bietet eine hohe zeitliche (stündliche) und räumliche (zonale) Auflösung, die derjenigen der bestehenden Marktprozesse entspricht.
  • Das eMark-Modul simuliert das Energie- und Reservemarkt-Clearing über einen Zeitraum von einem Jahr mit einer stündlichen Auflösung. In drei aufeinanderfolgenden Schritten simuliert das Modell das Clearing des Terminmarktes, des Regelenergiemarktes und des Day-Ahead-Marktes.
  • eMark ist eine lineare Optimierung, die in Matlab unter Verwendung des MatPower-Pakets kodiert ist und mit dem Optimierungslöser Gurobi gelöst wird.
  • eMark nutzt den automatischen externe SeiteNetzreduktionsprozess, der von FEN entwickelt wurde, um eine reduzierte zonale Darstellung von jedem beliebigen simulierten Knotenübertragungsnetz zu erhalten.

externe SeiteAbschlussberichte des Projekts und eine Zusammenfassung der Ergebnisse

Ein interaktives externe SeiteVisualisierungswerkzeug für die Modellierungsergebnisse

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