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Lektion 5 von 8

Märkte für Systemdienstleistungen

Energie — rohe Megawattstunden — ist nur ein Teil dessen, was ein Netz am Laufen hält. Frequenzregelung, Spannungsunterstützung und Reserven, vertieft im Grid-Stability-Track behandelt, kosten alle echtes Geld. Märkte für Systemdienstleistungen existieren, um diese Dienste explizit zu kaufen, statt anzunehmen, dass sie gratis verfügbar sind.

Warum diese einen eigenen Markt brauchen

Ein Erzeuger, der Frequenzregelung anbietet, produziert nicht notwendigerweise mehr Energie — er bietet an, die Leistung auf Befehl schnell hoch- oder runterzufahren, was erfordert, Kapazität in Reserve zu halten, statt sie als Energie zu verkaufen. Das ist ein echt anderes Produkt als Energie selbst, mit eigenem Wert, weshalb es separat bepreist und beschafft wird, statt in den Energiepreis eingerechnet zu werden.

Die wichtigsten Systemdienstleistungen

Frequenzregelung
Kontinuierliche, automatische, sekundengenaue Anpassung, um die Frequenz auf ihrem Sollwert zu halten — direkt verbunden mit der im Grid-Stability-Track behandelten Primär-/Sekundärregelung.
Rotierende Reserve
Kapazität von Erzeugern, die bereits am Netz und synchronisiert sind, fähig, den Ertrag innerhalb eines kurzen Zeitfensters (oft 10 Minuten) zu erhöhen, falls ein großer Generator plötzlich ausfällt.
Nicht-rotierende (ergänzende) Reserve
Kapazität, die innerhalb eines etwas längeren Zeitfensters starten und die volle Leistung erreichen kann, von derzeit nicht am Netz befindlichen Einheiten.
Spannungsunterstützung / Blindleistung
Vergütung für Erzeuger (oder dedizierte Geräte), die Blindleistung zur Spannungshaltung liefern — direkt verbunden mit den Spannungsstabilitätskonzepten, die anderswo auf dieser Plattform behandelt werden.
Schwarzstartfähigkeit
Die Fähigkeit, ohne jegliche Abhängigkeit von externer Netzleistung neu zu starten — entscheidend für die Erholung von einem weiträumigen Blackout, und typischerweise nur bei einer kleinen Zahl speziell ausgerüsteter Kraftwerke vorhanden.

Eine marktliche Antwort auf ein physikalisches Problem

Jede dieser Dienstleistungen entspricht direkt einem physikalischen Stabilitätsbedarf, der anderswo auf dieser Plattform behandelt wird: Reserven schützen vor der plötzlichen Unwucht, die in der Lektion zur Frequenzstabilität besprochen wird, Blindleistungsunterstützung adressiert die Lektion zur Spannungsstabilität, und Schwarzstartfähigkeit ist der Erholungsmechanismus für das Szenario kaskadierender Ausfälle. Märkte für Systemdienstleistungen sind, in echtem Sinne, die wirtschaftliche Übersetzung des Grid-Stability-Tracks.

Wie diese typischerweise beschafft werden

Viele US-Netzbetreiber führen gemeinsam optimierte Auktionen durch — Erzeuger bieten gleichzeitig für den Verkauf von Energie und die Bereitstellung von Systemdienstleistungen, und der Markt löst nach der Kombination, die sowohl den Energiebedarf als auch die benötigten Reserve-/Regelungsmengen zu den niedrigsten Gesamtkosten deckt. Das ist wichtig, weil ein Erzeuger, der Kapazität für Reserven zurückhält, weniger zum Verkauf als Energie verfügbar hat, sodass die beiden Entscheidungen echt verbunden sind, nicht unabhängig.

Warum Batterien diesen Markt verändert haben

Batteriespeicher, eingeführt im Renewable-Energy-Track, eignen sich außergewöhnlich gut für schnell reagierende Systemdienstleistungen — sie können innerhalb eines Sekundenbruchteils von voller Ladung zu voller Entladung wechseln, weit schneller als die mechanische Reaktion eines konventionellen Generators. In mehreren Märkten liefern Batteriebetreiber inzwischen einen großen und wachsenden Anteil der Frequenzregelung, gerade weil sie schneller und präziser reagieren können als traditionelle Erzeugung, und mehrere Märkte mussten ihre Systemdienstleistungsprodukte neu gestalten, um diese Geschwindigkeit angemessen zu vergüten.

Die europäischen Produktbezeichnungen

Spinning und Non-Spinning Reserve sind nordamerikanische Kategorien. In Europa werden dieselben Bedarfe über standardisierte Regelreserveprodukte gedeckt: FCR (Primärregelleistung, vollständig aktiviert innerhalb von 30 s), aFRR (Sekundärregelleistung, 5 Minuten), mFRR (Minutenreserve, 12,5 Minuten) und RR (Ersatzreserve). Die ÜNB beschaffen Regelleistung in eigenen Auktionen — in Deutschland gemeinsam auf regelleistung.net —, statt sie mit Energie gemeinsam zu optimieren, und aktivieren Regelenergie grenzüberschreitend über die europäischen Plattformen PICASSO (aFRR) und MARI (mFRR), die auf Grundlage der Leitlinie über den Systemausgleich eingerichtet wurden. Blindleistung und Schwarzstartfähigkeit werden meist bilateral beschafft oder über Netzanschlussregeln gefordert.

Das Wichtigste in Kürze

  • Systemdienstleistungen (Frequenzregelung, Reserven, Spannungsunterstützung, Schwarzstart) werden separat von Energie bepreist, weil sie ein echt anderes Produkt sind.
  • Jede Systemdienstleistung entspricht direkt einem physikalischen Stabilitätsbedarf, der im Grid-Stability-Track behandelt wird.
  • Energie und Systemdienstleistungen werden meist in derselben Auktion gemeinsam optimiert, da die Bereitstellung des einen die Kapazität für das andere begrenzt.
  • Die schnelle Reaktion von Batteriespeichern hat Märkte und Produktdesign für Systemdienstleistungen in vielen Regionen neu geformt.

Weiterführende Literatur

  • D. S. Kirschen and G. Strbac, Fundamentals of Power System Economics, 2nd ed. Hoboken, NJ: Wiley, 2019. — Marktdesign für Systemdienstleistungen
  • U.S. Federal Energy Regulatory Commission, Order No. 755: Frequency Regulation Compensation in the Organized Wholesale Power Markets, Oct. 2011. — die US-Entscheidung, die leistungsabhängige Vergütung für schnell reagierende Regelressourcen einführte
  • Commission Regulation (EU) 2017/2195 of 23 November 2017 establishing a guideline on electricity balancing (EB GL). — der europäische Rahmen für die Beschaffung von FCR, aFRR und mFRR und die grenzüberschreitenden Regelenergieplattformen