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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter May 10, 2017

Modellierung von liberalisierten Strommärkten – Herausforderungen und Lösungen

Veronika Grimm, Mirjam Ambrosius, Bastian Rückel, Christian Sölch and Gregor Zöttl

Zusammenfassung

Die Autoren geben einen Überblick über die Literatur zu Investitionsanreizen in Erzeugungs- und Netzkapazität auf liberalisierten Strommärkten und illustrieren die Anwendungsfelder der Strommarktmodellierung mithilfe ausgewählter Ergebnisse aktueller Studien. Zunächst stellen sie die Ideen des „Peak-load pricing“ und der vereinfachten Stromflussmodellierung vor, auf denen Modelle zur Bestimmung eines optimalen Stromversorgungssystems aus Zeiten regulierter staatlicher Gebietsmonopole aufbauen. Seit der Liberalisierung entscheiden jedoch privatwirtschaftliche Akteure über Erzeugungsausbau und Produktion; Betrieb und Ausbau der Netze sind weiterhin reguliert. In der Literatur finden sich seitdem zunehmend Analysen der Investitionsanreize privater Unternehmen, teilweise mit Blick auf die Interdependenz deregulierter und regulierter Bereiche der Stromwirtschaft. Interessant ist unter anderem der Einfluss von Marktmacht auf die Anreize zu Investitionen in die Erzeugungskapazität. Auf dem liberalisierten Strommarkt kann jedoch auch ohne Marktmacht Ineffizienz entstehen, weil private Firmen ihre Standortentscheidungen bezüglich der Erzeugungskapazität nur auf Basis der für sie sichtbaren Preissignale treffen. Weil Netzengpässe im Stromhandel nicht explizit bepreist werden, fehlt es oft an den Preissignalen, die zu einer optimalen Standortwahl führen würden. Die Autoren präsentieren aktuelle Modellierungsansätze, mit denen sich das Zusammenspiel der Erzeugungsinvestitionen privater Unternehmen mit dem Netzausbau durch regulierte Betreiber analysieren und quantifizieren lässt. Dabei werden verschiedene Strommarktdesigns betrachtet, vom Nodalpreissystem mit knotenscharfen Preisen bis hin zum Börsenhandel mit einheitlichem Strompreis gefolgt von Engpassmanagement durch den Netzbetreiber. Die Ergebnisse aktueller quantitativer Studien illustrieren, welche Einsichten sich dank der vorgestellten Ansätze gewinnen lassen; die Autoren zeigen aber auch Grenzen der integrierten quantitativen Marktmodellierung.

JEL-Klassifikation: D41; D47; D58; D78; K23; L51; L94

Danksagung

Der vorliegende Beitrag basiert in Teilen auf den Gutachten „Regionale Preiskomponenten im Strommarkt“ (Juni 2015) sowie „Dezentralität und zellulare Optimierung“ (Oktober 2016). Wir danken Achim Wambach, Marc Bataille, Xenia Löckmann, Frank Peter, Hanno Falkenberg und Marco Wünsch für die konstruktive Diskussion im Rahmen der Erstellung der Gutachten. Die in dem Artikel verwendeten Methoden wurden im Rahmen des Energie Campus Nürnberg (EnCN) erarbeitet, den die Bayerische Staatsregierung fördert. Die Autoren erhielten außerdem Förderung aus der Emerging Field Initiative (EFI) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg im Rahmen des Projekts „Sustainable Business Models in Smart Energy Marktes“. Unser besonderer Dank gilt Martin Schmidt und Lars Schewe für die Zusammenarbeit in der Methodenentwicklung und für viele konstruktive Diskussionen.

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Autoreninformation

Mirjam Ambrosius (geb. 1989) ist seit 2015 wissenschaftliche Mitarbeiterin und Doktorandin am Lehrstuhl für Volkswirtschaftslehre, insbes. Wirtschaftstheorie an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und am Energie Campus Nürnberg (EnCN). Sie hat an der Universität Mannheim, an der University of Queensland, Australien, an der FAU und der Universidad de La Serena, Chile, studiert und besitzt einen Masterabschluss in Wirtschaftsmathematik. Ihr Forschungsschwerpunkt liegt im Bereich Strommarktdesign, insbesondere in der Strommarktmodellierung und der Untersuchung von Investitionsanreizen unter verschiedenen Rahmenbedingungen.

Veronika Grimm (geb. 1971) ist seit 2008 Inhaberin des Lehrstuhls für Volkswirtschaftslehre, insb. Wirtschaftstheorie, und Direktorin des Laboratory for Experimental Research Nuremberg (LERN) an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU). Seit 2017 ist sie Vorsitzende der Wissenschaftlichen Leitung des interdisziplinären Energieforschungszentrums Energie Campus Nürnberg (EnCN). Zuvor war sie an der Universität zu Köln sowie an der Universidad de Alicante tätig. Sie hat Volkswirtschaftslehre an den Universitäten Kiel und Hamburg studiert und wurde an der Humboldt-Universität zu Berlin promoviert. Ihre Forschungsschwerpunkte liegen in den Bereichen Marktdesign, Auktionen, Experimentelle Wirtschaftsforschung, Verhaltensökonomie, Industrieökonomie und Energiemarktmodellierung. Veronika Grimm ist Fellow des CESifo Research Netzwerks.

Bastian Rückel (geb. 1984) ist seit 2014 wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand am Lehrstuhl für Volkswirtschaftslehre, insb. Wirtschaftstheorie an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg und am Energie Campus Nürnberg (EnCN). Zeitgleich ist er am Zentrum für angewandte Energieforschung (ZAE) Bayern im Rahmen des Projekts Smart Grid Solar beschäftigt. Vor seiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter absolvierte er ein Lehramtsstudium sowie ein Mathematikstudium an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU). Sein Forschungsinteresse gilt dem Energiemarkt, insbesondere der Modellierung verschiedener Marktdesigns im Übertragungs- und im Verteilnetz.

Christian Sölch (geb. 1987) ist seit 2013 wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand am Lehrstuhl für Volkswirtschaftslehre, insb. Wirtschaftstheorie an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und am Energie Campus Nürnberg (EnCN). Zeitgleich ist er am Zentrum für angewandte Energieforschung (ZAE) Bayern im Rahmen des Projekts Smart Grid Solar beschäftigt. Er hat Wirtschaftsmathematik mit dem Schwerpunkt Optimierung und Prozessmanagement an der FAU und an der Universidad Técnica Federico Santa María in Valparaìso, Chile, studiert. Sein Forschungsinteresse gilt der Energiewirtschaft, insbesondere der Modellierung verschiedener Marktdesigns im Übertragungs- und Verteilnetz, mit Blick auf die Investitionsentscheidungen der verschiedenen Akteure.

Gregor Zöttl (geb. 1976) ist seit Oktober 2013 Professor für Volkswirtschaftslehre an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Nach dem Studium der Volkswirtschaftslehre (Diplom, HU Berlin), Operations Research (M. Sc., Georgia Tech) und Energietechnik (Dipl. Ing., TU Berlin) erfolgte die Promotion im Fach Volkswirtschaftslehre (CORE/UCL Belgien, 2003–2008). Er war von 2008 bis 2013 als wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Ludwig-Maximilians-Universität München tätig, wo er sich 2012 habilitierte. Seine Forschungsinteressen liegen im Bereich der angewandten Mikroökonomie, insbesondere Industrieökonomik und Marktdesign. Einen besonderen Schwerpunkt stellt hierbei die theoretische und quantitative Analyse von Energiemärkten dar.

Online erschienen: 2017-5-10
Erschienen im Druck: 2017-5-1

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