Hochspannungsleitungen stehen in der Nähe eines Umspannwerks am Stadtrand von Sydney. Reuters
Australiens Energiemarkt ist ein wichtiger Bestandteil unseres täglichen Nachrichtenzyklus. Inmitten der endlosen Ideologie und Politik der Branche werden Fachbegriffe wie „Grundlastkraft“ und „entsendbare Erzeugung“ so oft herumgeworfen, dass die Gefahr besteht, dass die Bedeutung dieser Begriffe in der öffentlichen Debatte verloren geht.
Der Begriff "Energiekrise" ist bandied mit einiger Verwirrung darüber, ob es sich bei der Krise um Preise oder um Versorgungssicherheit handelt. Die Politik ist höllisch und weitgehend vermeidbar, wenn alle Seiten der Politik der Energiepolitik in den 20 - Jahren seit der Gründung der EU konsequent und prinzipiell Aufmerksamkeit geschenkt hätten Nationaler Energiemarkt.
Es lohnt sich, die Bedeutung einiger dieser Begriffe und ihre Beziehung zur Klimapolitik, zu neuen Technologien und zum Fortschritt der Marktreform und -regulierung in Australien zu erläutern.
Dieses keineswegs vollständige Glossar ist ein erster Schritt.
Baseload macht
Baseload-Strom bezieht sich auf Erzeugungsressourcen, die im Allgemeinen das ganze Jahr über ununterbrochen laufen und mit einer stabilen Leistung arbeiten. Der kontinuierliche Betrieb von Grundlastressourcen ist wirtschaftlich sinnvoll, da sie im Vergleich zu anderen Energiequellen niedrige Betriebskosten haben. Der Wert von Grundlastkraftwerken ist größtenteils wirtschaftlich und hängt nicht mit ihrer Fähigkeit zusammen, den sich ständig ändernden Systemanforderungen zu entsprechen.
Zu den Baseload-Anlagen zählen Kohle- und Gaskombikraftwerke. Allerdings ist Australien international Engagement Die Senkung der CO2-Emissionen beeinträchtigt die Wirtschaftlichkeit herkömmlicher Grundlastquellen.
Kohlekraftwerke wie dieses in Loy Yang werden nach und nach stillgelegt.
Großhandelsmarkt (der „nationale Energiemarkt“)
Der Begriff National Energy Market ist verwirrend, da er sich auf einen wettbewerbsorientierten Markt für Großhandelsenergie bezieht, der sich hauptsächlich auf die Ostkosten Australiens bezieht. Westaustralien und das Northern Territory sind nicht enthalten, ebenso das Gassystem. Auf dem nationalen Energiemarkt können alle Arten von Energiequellen im Versorgungsmaßstab an das Übertragungsnetz angeschlossen werden, um den großen Energiebedarf zu decken.
Unter dem Begriff „Energiemarkt“ oder auch „NEM“ kann in der Industrie jedoch auch die gesamte Lieferkette verstanden werden, die die Netze für die Spannungsübertragung, die Mittel- und Niederspannungsverteilung sowie den Handel mit dem Endverbraucher umfasst. Die Preise, die die Verbraucher sehen, umfassen alle diese Aspekte der Lieferkette. Dies kann die Verwirrung erheblich steigern.
Der Großhandelsmarkt wird als „Markt“ bezeichnet, da es einen Wettbewerb zwischen Generatoren gibt. Jeder Generator gibt tägliche Preisangebote für den Verkauf von Strom ab und passt die Mengen in bis zu 10-Preisbereichen alle fünf Minuten an. Auf diese Weise wird der Verkauf von Strom an die verfügbare Energie und Leistung der Erzeugungseinheit angepasst.
Der Markt arbeitet daran, alle variablen und „disponierbaren“ Ressourcen effizient zu verteilen, um die Stromkosten zu minimieren. Das Australischer Energiemarktbetreiber (AEMO) koordiniert den nationalen Energiemarkt.
Großhandelspreis
Der Wholesale-Spot-Preis, zu dem Strom im NEM gehandelt wird, basiert auf den höchsten akzeptierten Generatorangeboten, um Angebot und Nachfrage in jeder Region auszugleichen. Dies soll ein effizientes Verhalten der Erzeuger fördern und eine effiziente Steuerung der Ressourcen koordinieren.
Lagerung
Speicherung bezieht sich auf Energie, die für eine spätere Verwendung, typischerweise in einer Batterie, erfasst wird. In der Vergangenheit war das Speichern von Strom teuer, aber es wird erwartet, dass die Kosten für das Speichern mit der Verbesserung der Batterietechnologien weiter sinken. Zum Beispiel, Lithium-Ionen-Batterien wurden für Mobilkommunikation und Laptops entwickelt, werden aber jetzt für Elektrofahrzeuge und Energiespeicher im Versorgungsmaßstab hochskaliert.
Lithium-Ionen-Batterien wurden für Mobiltelefone entwickelt, werden aber heute in Elektrofahrzeugen wie Model S und Model X von Tesla Inc verwendet. Reuters
Aufgrund der traditionell niedrigen Speicherkapazitäten im System muss der Strom meist innerhalb von Sekunden nach Bedarf erzeugt werden, da sonst die Stabilität des Systems gefährdet werden kann. Die Speichertechnologie wird wertvoller, wenn die Marktdurchdringung von Wind- und Solarenergie zunimmt. Bei sinkenden Kosten für verschiedene Batterietechnologien wird dies einfacher zu liefern sein.
Nachfrage (und Spitzennachfrage)
Die Nachfrage bezieht sich auf die Strommenge, die benötigt wird, um den Verbrauch zu einem bestimmten Zeitpunkt zu decken. Leistung bezieht sich auf den Energieverbrauch in Megawatt (Millionen Watt oder MW), während sich Energie in Megawattstunden (MWh) auf den Gesamtverbrauch über einen Zeitraum wie einen Tag, einen Monat oder ein Jahr bezieht.
Der Spitzenbedarf ist der höchste Energieverbrauch, der in einer bestimmten Jahreszeit erforderlich ist, z. B. beim Heizen im Winter oder beim Kühlen im Sommer. Dies ist eine wichtige Maßnahme, da sie bestimmt, wie viel Stromerzeugungsausrüstung benötigt wird, um unerwartete Ausfälle abzudecken und eine zuverlässige Versorgung zu gewährleisten.
Dispatchable Generation
Die dispatchable Erzeugung bezieht sich auf eine Art Erzeugung aus fossilen Brennstoffen oder Wasserkraft, die gesteuert werden kann, um das Stromangebot und die Stromnachfrage auszugleichen. Flexiblere Kraftwerke auf der Basis der Erdgasfeuerung (z. B. Gasturbinen oder Wasserkraftwerke) können mit Teillast betrieben werden und auf kurzfristige Änderungen von Angebot und Nachfrage reagieren.
Flexibilität ist hier der Schlüssel. Die Lagerung kann ebenfalls Flexibilität bieten, entweder durch Batterien oder durch Pumpspeicher. Der Bedarf an solchen Ressourcen wird aufgrund von immer dringender Ruhestand der älteren Grundlastkraftwerke und der wachsenden Menge weniger emissionsintensiver Energiequellen.
Frequenzsteuerung
Synchrongeneratoren in Kraftwerken drehen sich mit etwa 50-Zyklen pro Sekunde. Diese Geschwindigkeit wird als "Frequenz" (bezeichnet als Hertz, Symbol Hz) bezeichnet. Das Steuern dieser konstanten Frequenz ist für die Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit wesentlich.
Wenn irgendwo ein Stromausfall auftritt, wird zusätzlicher Strom aus anderen Anlagen über das Stromnetz bezogen. Dadurch verlangsamen sich die Rotoren dieser Generatoren und die Systemfrequenz sinkt. Ein Schlüsselparameter ist die sogenannte „maximale Frequenzänderungsrate“. Je schneller sich die Frequenz ändert, desto weniger Zeit steht für Korrekturmaßnahmen zur Verfügung.
Trägheit
Trägheit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Systems, nach einem signifikanten Ungleichgewicht zwischen Erzeugung und Last eine konstante Frequenz aufrechtzuerhalten. Je höher die Trägheit, desto langsamer ist die Frequenzänderungsrate nach einer Störung.
Ein kritisches Anliegen ist, dass die Trägheit fast immer ausreichen muss, um eine stabile Leistung zu ermöglichen. Angesichts der Tatsache, dass viele Kohlekraftwerke stillgelegt werden, nimmt die Trägheit deutlich ab.
Zukünftig müssen Energiesysteme die Trägheit explizit durch Hinzufügen von Synchronrotoren (die unabhängig von der Energieerzeugung arbeiten) oder durch Bereitstellung anderer Steuerungen für das Energiesystem bereitstellen, die in der Lage sind, sehr schnell auf Abweichungen in der Frequenz des Energiesystems zu reagieren. Diese können auf einer Kombination aus Speicher und moderner Leistungselektronik basieren, die bereits heute verfügbar ist.
Regionale Märkte innerhalb des Nationalen Energiemarktes
Der nationale Energiemarkt besteht aus fünf miteinander verbundenen regionalen Märkten in den östlichen Bundesstaaten: Queensland, New South Wales, Victoria, Südaustralien und Tasmanien. Dies spiegelt die Art und Weise wider, wie die Stromversorgungssysteme ursprünglich von staatlichen Behörden eingerichtet wurden.
Der nationale Energiemarkt kann aufgrund zweier wichtiger Faktoren nicht als Binnenmarkt mit einem einzigen Preis funktionieren. Es ist nicht kosteneffektiv, die Beschränkungen der Energieübertragung zwischen den staatlichen Regionen vollständig zu beseitigen, und elektrische Verluste bei der Energieübertragung bedeuten, dass jeder Standort einen anderen Preis erfordert, um die Auswirkungen dieser Verluste effizient widerzuspiegeln.
Bei großen Stromflüssen zwischen Regionen können die Preise aufgrund von Verlusten zwischen den Regionen um bis zu 30% variieren. Hohe Preise entstehen, wenn im Verhältnis zur Nachfrage ein Mangel an Strom besteht. Negative Preise treten auf, wenn die Last geringer als die fest zugesagte Mindeststabilitätserzeugung ist. In Zeiten hoher Preise (in der Regel aufgrund hoher Nachfrage oder seltener aufgrund geringerer Kapazität) können größere Preisunterschiede auftreten, wenn die Verbindungsleitungen an ihre Grenzen stoßen, was zu einem Versand einer sehr teuren Erzeugung in der Einfuhrregion führt.
Der National Energy Market operiert an der Ostküste Australiens.
Verbindungsleitungen
Angesichts der großen Entfernungen auf dem nationalen Energiemarkt (4000km von Ende zu Ende, dem längsten Synchronstromsystem der Welt) bestehen erhebliche Einschränkungen bei der Übertragungskapazität zwischen den staatlichen Regionen. Diese Einschränkungen werden als "Interkonnektoren" bezeichnet.
Die marginalen Leistungsverluste über diese Verbindungsleitungen werden alle fünf Minuten berechnet, um eine effiziente Ressourcenverteilung zu unterstützen und sicherzustellen, dass die Spotpreise in jeder Region effizient sind und mit dem vorherrschenden Angebot und der Nachfrage übereinstimmen. Diese Verbindungsleitungen haben jedoch eine begrenzte Kapazität (aufgrund von Überhitzung und anderen Faktoren), und AEMO verwaltet ihre Verwendung sorgfältig, um sicherzustellen, dass Ausgleich und Trägheit über Regionen hinweg bereitgestellt werden können.
Nebendienstleistungen und Spinnereireserve
Nebendienstleistungen beziehen sich auf eine Vielzahl von Methoden, die der Markt für eine konsistente Frequenz- und Spannungsregelung benötigt. Sie erhalten die Versorgungsqualität und unterstützen die Stabilität des Stromnetzes gegen Störungen. Diese Frequenzregelung ist im Normalbetrieb erforderlich, um ein kontinuierliches Gleichgewicht zwischen Energieangebot und -nachfrage aufrechtzuerhalten. Zu diesem Zweck wird ein Teil der Erzeugungskapazität in Reserve gehalten, um die Leistung zu erhöhen und zu verringern, um den Erzeugungsgrad des Gesamtsystems anzupassen.
Diese Differenz zwischen der maximalen Ausgangsleistung und der unteren Betriebsstufe wird als "Spinning Reserve" bezeichnet. Für die Leistungsreduzierung ist außerdem eine Spinnreserve erforderlich, um ein plötzliches Abschalten der Last oder einen plötzlichen Anstieg der Sonnen- oder Windenergie abzudecken.
Übertragungs-Upgrades
Die Modernisierung des Übertragungsnetzes einschließlich der Verbindungsleitungen ist ein komplexer Regulierungsprozess. Die Übertragung hat über die gesamte Stromversorgungskette von den Erzeugern bis zu den Verbrauchern einen erheblichen Wert.
Dieser Wert ist bei gegebenen Strommarktbedingungen jederzeit leicht zu messen. Es ist jedoch schwierig vorherzusagen, wann diese Verbindungsleitungen gebaut oder ausgetauscht werden müssen, da einige Übertragungsressourcen bis zu 80 Jahre lang betrieben werden können. Bei der Planung neuer Investitionen ist eine erhebliche Koordinierung erforderlich, da der Standort und der Zeitpunkt für die Bereitstellung neuer erneuerbarer Erzeugungskapazitäten ungewiss und variabel sind.
30-Minuten-Preisabrechnungsfenster (und Fünf-Minuten-Fenster)
Generatoren erhalten den Kassapreis für ihre gesamte Produktion, und Verbrauchern (über Einzelhändler) wird der Kassapreis für ihren Verbrauch von AEMO berechnet. Dieser „Handelspreis“ wird alle 30 Minuten zum Zweck der Abwicklung der Zahlungsströme berechnet (als Durchschnitt des Versandpreises von fünf Minuten). Dieser Vorgang wird als "Settlement" bezeichnet.
Es ist geplant, in den nächsten drei Jahren eine fünfminütige Einigung zu erzielen. Dies würde dazu beitragen, flexiblere Ressourcen (einschließlich Batterien) zu belohnen, da diese effizienter auf die Auswirkungen plötzlicher Leistungsänderungen reagieren.
Über die Autoren
Ariel Liebman, stellvertretender Direktor, Institut für Materialien und Systeme von Monash Energy, und Dozent an der Fakultät für Informationstechnologie, Monash Universität und Ross Gawler, Senior Research Fellow, Monash Universität
Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.
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