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Authors: Bagemihl, Joachim
Title: Optimierung eines Portfolios mit hydro-thermischem Kraftwerkspark im börslichen Strom- und Gasterminmarkt
Other Titles: Optimisation of a portfolio with hydro-thermal power plants in a liberalised energy market
Issue Date: 2003
metadata.ubs.publikation.typ: Dissertation
Series/Report no.: Forschungsbericht / Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung;94
URI: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:93-opus-13878
http://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/1614
http://dx.doi.org/10.18419/opus-1597
Abstract: Terminbörsen für Strom und Gas sind von grundlegender Bedeutung für die Planungsprozesse der durch das Unbundling geschaffenen Unternehmenszweige Erzeugung und Handel. Für die Kraftwerkseinsatzplanung bedeutet dies, daß nicht mehr primär die langfristige Lastprognose, sondern in zunehmendem Maße die Terminpreise der Futureskontrakte den Kraftwerkseinsatz bestimmen. Dem Stromhandel müssen zur Bewertung der Börsenprodukte hingegen die Kosten der Erzeugung im konzerneigenen Kraftwerkspark bekannt sein. Da sich aber beide Akteure wechselseitig beeinflussen, muss der Kraftwerkseinsatz gemeinsam mit dem Stromhandel ko-ordiniert werden, um zu einem gesamtwirtschaftlichen Optimum im Konzern zu gelangen. Die vorgestellte Methode zur Optimierung eines Portfolios mit hydro-thermischem Kraftwerksparks erlaubt dem Konzern die Identifizierung eines optimalen Geschäftsportfolios, in dem mit Ausnahme nicht ausgelasteter Kraftwerkskapazitäten keine offenen Positionen zu-gelassen werden. Ausgehend von einem hydro-thermischen Kraftwerkspark mit Jahresspei-cherkapazitäten für Wasser und Gas kann unter Berücksichtigung von Restriktionen, wie begrenzten Gas-/Strom-Durchleitungskapazitäten und Limits auf Handelsmengen, bei signifi-kanten Änderungen der Terminpreise die jeweils gewinnoptimale Veränderung im Portfolio identifiziert werden. Aufgrund der vielfältigen Freiheitsgrade, die ein solches hydro-thermi-sches System aufweist, ist es auf Basis des vorgestellten Verfahrens möglich, allein durch die Marktpreisbewegungen der unterschiedlichen börslich gehandelten Produkte im täglichen Handelsgeschäft, zusätzliche Margen zu erwirtschaften. Die langen Planungshorizonte, vorgegeben durch die Laufzeiten der Produkte an Termin-börsen (EEX bis 18 Monate), bedingen bei der Optimierung hohe Rechenzeiten und erfordern daher oft problemangepaßte Algorithmen wie etwa die Langrange Relaxation. Durch das Auf-treten neuer Handelsprodukte und die häufige Veränderung der Vertragsformen kann mit die-sen Algorithmen nur schwer entsprechend flexibel reagiert werden, da die Anpassung meist mit hohem Aufwand verbunden ist. Das Standardverfahren der Gemischt-Ganzzahlig-Linearen Programmierung (GGLP) bietet hier entscheidende Vorteile, da der dabei verwendete Lösungs-algorithmus Branch & Bound unabhängig von der Problemstellung angewendet werden kann. Die vorgestellte Methode basiert auf einem Dekompositionsansatz im Zeitbereich, so daß die für schnelle Reaktionszeiten nötigen Rechenzeiten von wenigen Minuten erreicht werden kön-nen. Das System zur Optimierung des Portfolios wurde mit dem Energiemanagementsystem MESAP/PROFAKO realisiert.
Financial futures markets for electricity and gas play a crucial role for the business units gen-eration and trading. The unbundling process that came along with liberalisation now distinc-tively separates these units that were formerly combined in the vertically integrated utilities. This has an impact on unit commitment planning, because the importance of long-term load forecast is now secondary to the significance of the market prices on the futures market. In ad-dition traders need to know the costs of generation in order to rate the products of the market. Since both actors influence one another, unit commitment needs to be co-ordinated together with the trading business to achieve maximum benefits for the entire group. The method of portfolio-optimisation permits the identification of an optimal product portfolio in which, with the exception of non-contracted power plant capacities, no open posi-tions are allowed. Based on a hydro-thermal power plant park with seasonal storage facilities for water and gas, the method also identifies the necessary changes in the portfolio under chang-ing market prices, while observing all restrictions such as trading limits and transportation ca-pacities. Due to the great variety of the degrees of freedom that a such a system offers, it is possible to obtain systematic benefits in the daily trading business. Long planning horizons, set by the duration of financial products that are traded at the energy exchange (EEX up to 18 months), imply long computation time and therefore often rely on problem specific algorithms for speeding up computation like e.g. Lagrangian Relaxation. The appearance of new products and the frequent alteration of contracts require an adaptation of these algorithms, which often incurs high expenses. The standard method of Mixed Integer Lin-ear Programming (MILP) offers significant advantages, since the Branch & Bound algorithm can be applied independently of the exact problem structure. The method introduced here is based on a de-composition in time of the problem and permits the identification of an optimal portfolio in short computation time. The system is implemented with the MESAP/PROFAKO Energy planning software system.
Appears in Collections:04 Fakultät Energie-, Verfahrens- und Biotechnik

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