Durch die europaweite Liberalisierung der Strommärkte entsteht ein zunehmend liquider Binnenmarkt für Strom. Auf einem liberalisierten Markt ist ein enger Zusammenhang zwischen Preisen und Grenzkosten zu erwarten, diese werden in der Stromerzeugung im wesentlichen durch den Einsatz von Primärenergieträgern verursacht. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird das German Electricity Market Model (GEMM) vorgestellt, das den deutschen Strommarkt in seiner Interaktion mit den Strommärkten anderer europäischer Staaten modelliert. In GEMM werden Stromangebot und -nachfrage verschiedener europäischer Regionen genauso wie die Transportkapazitäten zwischen diesen Regionen über mehrere Zeitschritte abgebildet und in ein lineares Optimierungsproblem übersetzt. Mit Hilfe einer Optimierungsrechnung können anschließend die Auswirkungen von Veränderungen der Preise der Energieträger Steinkohle, Erdgas und Heizöl auf den Strompreis sowie den Stromaustausch der abgebildeten Regionen simuliert und interpretiert werden.

Eidgenössische Techn. Hochsch., Diss.--Zürich, 2007. / Zsfassung in dt. Sprache.

Frankfurt (Main), University, Diss., 2008.

Durch die europaweite Liberalisierung der Strommärkte entsteht ein zunehmend liquider Binnenmarkt für Strom. Auf einem liberalisierten Markt ist ein enger Zusammenhang zwischen Preisen und Grenzkosten zu erwarten, diese werden in der Stromerzeugung im wesentlichen durch den Einsatz von Primärenergieträgern verursacht. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird das German Electricity Market Model (GEMM) vorgestellt, das den deutschen Strommarkt in seiner Interaktion mit den Strommärkten anderer europäischer Staaten modelliert. In GEMM werden Stromangebot und -nachfrage verschiedener europäischer Regionen genauso wie die Transportkapazitäten zwischen diesen Regionen über mehrere Zeitschritte abgebildet und in ein lineares Optimierungsproblem übersetzt. Mit Hilfe einer Optimierungsrechnung können anschließend die Auswirkungen von Veränderungen der Preise der Energieträger Steinkohle, Erdgas und Heizöl auf den Strompreis sowie den Stromaustausch der abgebildeten Regionen simuliert und interpretiert werden.

Universiẗat, Diss.--Dortmund, 2007.

Die kumulative Dissertationsschrift besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil beleuchtet die Auswirkungen von erhöhten Mengen stromerzeugender erneuerbarer Energien auf den deutschen Strommarkt. In drei Papieren werden die Effekte von erneuerbaren Energien auf die Handelsbilanz, die Emissionsreduktionen und die Preisunsicherheit im Intraday-Markt in Deutschland mit Hilfe von Regressionsanalysen quantifiziert. Der zweite Teil adressiert die Kapazitätsberechnungen für internationalen Stromhandel im Rahmen von Flow-based Market Coupling. Diese Methodik löst sukzessive die bilateralen Handelskapazitäten ab und basiert ihre Kapazitätsbestimmung auf Netzberechnungen und einer Quantifizierung, wie sich Handel auf einzelne kritische Netzwerkelemente auswirkt. Dies ermöglicht im Durchschnitt höhere Handelskapazitäten, was zur Erreichung der deutschen und europäischen Ziele – hohe Versorgungssicherheit, bezahlbare Strompreise, bessere Integration von erneuerbaren Energien und schließlich die Dekarbonisierung der Stromsysteme – einen sehr wichtigen Beitrag leistet. In fünf Papieren werden einerseits statistische Ansätze für wichtige Prognoseparameter im Flow-based Market Coupling entwickelt, insbesondere Generation Shift Keys und die Prognose von konventionellem Kraftwerkseinsatz. Andererseits werden Optimierungsmodelle entwickelt, die den Prozess von Flow-based Market Coupling – Engpassprognose und Marktkopplung – komplett abbilden. Diese Schritte werden durch Engpassmanagement-Berechnungen ergänzt, um aktuelle Fragestellungen zu beantworten, wie z.B. die Wohlfahrtseffekte von Mindesthandelskapazitäten.:Summary Acknowledgments List of Figures Nomenclature and short definitions A Introductory background, research questions and conjunction of research articles A.1 Energy political goals and challenges of the European Union A.2 Fundamentals of electricity price formation, market coupling and congestion management A.2.1 The merit order: Formation of electricity prices in a country A.2.2 Market coupling: Enabling cross-border trade of electricity A.2.3 Congestion management: Averting the violation of physical grid constraints A.2.4 Trading capacities: Limiting cross-border exchange of electricity as a form of preventative congestion management A.2.5 Flow-based market coupling: Combining trading capacities, market coupling and congestion management A.3 Addressing the research questions A.3.1 Overview of articles as part of this cumulative dissertation A.3.2 Brief overview of used methods to address the research questions A.3.3 Relation and coherence of articles A.3.4 Main findings of articles A.3.5 Concluding remarks and further research References B Published and submitted articles B.1 Parsing the Effects of Wind and Solar Generation on the German Electricity Trade Surplus B.2 What caused 2019’s drop in German carbon emissions: Sustainable transition or short-term market developments? B.3 The effect of corrective short-term updates for wind energy forecasts on intraday electricity prices B.4 The impact of different strategies for generation shift keys (GSKs) on the flow-based market coupling domain: A model-based analysis of Central Western Europe B.5 Zone-wide prediction of generating unit-specific power outputs for electric grid congestion forecasts B.6 An Improved Statistical Approach to Generation Shift Keys: Lessons Learned from an Analysis of the Austrian Control Zone B.7 Do minimum trading capacities for the cross-zonal exchange of electricity lead to welfare losses? B.8 Toward a fundamental understanding flow-based market coupling for crossborder electricity trading

Die Arbeit widmet sich dem Börsenstromhandel, insbesondere dem Einfluss von erneuerbaren Energien (EE) auf das Zustandekommen von Marktpreisen aus Spotgeschäften. Dabei werden zwei Kernfragen aufgegriffen: 1) welche kurz- und langfristige Relevanz besitzt das Spektrum der erneuerbaren Energien für die Preisentwicklung an Strombörsen im europäischen und speziell im deutschen Markt? 2) Wie kann diese Bedeutung quantifiziert werden? Dazu werden ökonometrische Ansätze zur Abbildung und Prognose der Einflussnahme von EE auf Marktpreise entwickelt. Festgestellt wird, dass Marktpreise dezidiert in direkter Weise – durch die Netzeinspeisung bestimmter EE-Mengen – und in indirekter Weise – mittels Änderungen an EE betreffender Gesetze – beeinflusst werden und sich so das Preisniveau langfristig senkt. Zudem geben die Ergebnisse Grund zur Annahme, dass die Relevanz von Strom aus erneuerbaren Quellen auf Strombörsen sogar noch steigen wird. Derweil haben sich Strombörsen in der Wertschöpfungskette von europäischen Strommärkten etabliert, so dass zu erwarten ist, dass sie auch künftig einen entscheidenden Beitrag zur Funktionsfähigkeit dieser Märkte leisten.:Kapitel 1: Einleitung Kapitel 2: Grundlagen zum Energiehandel und erneuerbaren Energien Kapitel 3: Zugrunde liegende neoinstitutionenökonomische Theorieansätze Kapitel 4: Schätzung von Marktpreisen mit GARCH-Ansätzen Kapitel 5: Transformationsansätze zur Prognose von Strompreisen Kapitel 6: Einfluss von Regulierung auf Strompreise Kapitel 7: Das Negativstrompreisphänomen Kapitel 8: Schlussbetrachtung und Ausblick Anhang Literaturverzeichnis