Lastflussabhängige Kostenumlageverfahren zur Bestimmung von Netzentgelten in Zeiten der Energiewende

Koring, Karolina GND

Um die von der Bundesregierung gesetzten Klimaschutzziele zu erreichen, wird insbesondere die Reduktion der Treibhausgasemissionen durch die konventionellen thermischen Großkraft-werke angestrebt. Im Fokus steht daher der Wandel von zentralen CO2-emittierenden Kraftwer-ken zu einem dezentralen auf erneuerbaren Energien basierenden elektrischen Energieversor-gungssystem. Die Integration der dezentralen Erzeugungsanlagen verursacht jedoch zuneh-mend Kosten für notwendige Netzerweiterungen und -verstärkungen sowie für Netz- und Sys-temsicherheitsmaßnahmen. Gleichzeitig verändern sich die auftretenden Lastflüsse im Netz signifikant. So kehrt sich unter anderem der ursprüngliche unidirektionale Lastfluss aufgrund der zunehmenden dezentralen Einspeisung bereits temporär um. Der starre Regulierungsrah-men zur Verteilung der Netzkosten, in Form von Netzentgelten, auf die Netznutzer ist jedoch noch auf ein Energieversorgungssystem mit zentralen Großkraftwerken und unidirektionalem Lastfluss ausgerichtet und kann sich daher diesen Veränderungen nicht flexibel anpassen. Es resultieren Fehlallokationen z. B. eine deutliche regionale Spreizung der Entgelte im deutschen Bundesgebiet, die diesen Verteilungsmechanismus zunehmend in Frage stellen. In der Arbeit werden lastflussabhängige Kostenumlageverfahren entwickelt, die darauf zielen die derzeitige Netzentgeltsystematik anzupassen, um diese Fehlallokationen zu reduzieren. Die Verfahren stützen sich auf die realen physikalischen Lastflüsse. Die entwickelten Ansätze be-ziehen sich im Wesentlichen auf die Umkehrung des Lastflusses im Rahmen der spannungs-ebenenübergreifenden Kostenwälzung, die Berücksichtigung von Rückspeisungen zur Ermitt-lung der Netzhöchstlast, die Einbindung der Netzinanspruchnahme im Zuge der Preisbildung sowie die Beteiligung der Erzeuger an den Netzkosten. Die heutige Netzentgeltsystematik ist dabei in ihren Grundzügen weiterhin gültig und wird mittels dieser Verfahren an die durch die Energiewende verursachten netztechnischen Veränderungen sachgerecht angepasst. Anhand einer Fallstudie, die sich auf reale Daten beruft und somit ein existierendes Netzgebiet abbildet, werden die Effekte dieser lastflussabhängigen Verfahren schließlich quantifiziert. Im Ergebnis stellen sich signifikante Umverteilungseffekte ein. Die durch den Ausbau der erneu-erbaren Energien geprägten Regionen werden entlastet. In städtischen Lastzentren erhöhen sich die von den Letztverbrauchern zu tragenden Kosten hingegen. Die Netzkosten werden folglich entlang des Lastflusses in die derzeit günstigen Ballungszentren umverteilt. Allein aus der Um-kehrung des Kostenwälzungsmechanismus an den bidirektionalen Wirkleistungsfluss resultiert eine erhebliche Kostenumverteilung, die schließlich die Spreizung der Netzentgelte auf der Ebene der Haushaltskunden reduzieren kann. Zusätzlich entfalten die lastflussabhängigen Ent-gelte eine Anreizwirkung, indem sie einen erzeugungsnahen Verbrauch anregen. Weitere noch deutlichere finanzielle Entlastungen für die Verbraucher in den Ausbaugebieten ergeben sich aus der Beteiligung der Erzeuger an den Netzkosten. Die lastflussabhängigen Kostenumlageverfahren passen die Netzentgeltsystematik auf Basis der physikalischen Lastflüsse an, korrigieren somit die energiewendebedingten Fehlallokatio-nen und verteilen schließlich die Netzkosten verursachungsgerecht auf die Netznutzer.

In order to achieve the climate protection targets set by the Federal Government, the reduction of greenhouse gas emissions by conventional large-scale thermal power plants is a particular objective. The focus is therefore on the transformation from central CO2-emitting power plants to a decentralised electrical energy system based on renewable energies. The integration of decentralised generation plants, however, is causing increasing costs for necessary grid extensions and reinforcements as well as for grid and system security measures. At the same time, the load flow occurring in the network changes significantly. For example, the original unidirectional load flow is already temporarily reversed due to the increasing decentralized feed-in. However, the rigid regulatory framework for the distribution of network costs to the network users is still geared to an energy supply system with central large-scale power plants and unidirectional load flow and therefore cannot adapt flexibly to these changes. These misallocations result, for example, in a significant regional spread of charges in Germany, which increasingly calls this distribution mechanism into question. In this thesis, load flow-dependent cost allocation methods are developed which aim at adapting the current network charging system in order to reduce these misallocations. The methods are based on the real physical load flow. The developed approaches essentially refer to the reversal of the load flow within the framework of cost rolling across voltage levels, the consideration of the bidirectional load flow to determine the annual peak load, the integration of grid consumption in the course of price formation as well as tariffs for generators. The main features of today's grid charging system remain valid and are adapted appropriately to the changes in the grid caused by the energy system transformation. Using a case study based on real data and thus mapping an existing grid area, the effects of these load flow-dependent methods are finally quantified. The result is a significant redistribution effect. The regions affected by the expansion of renewable energies are relieved. In urban areas, on the other hand, the costs borne by the final consumers increase. The reversal of the cost rollover mechanism to the bidirectional load flow can ultimately reduce the spread of network charges at the household customer level. In addition, the load flow-dependent charges have an incentive effect by stimulating production-related consumption. Further even more significant financial relief for consumers in regions dominated by renewable energies results from the participation of producers in grid costs.

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Koring, Karolina: Lastflussabhängige Kostenumlageverfahren zur Bestimmung von Netzentgelten in Zeiten der Energiewende. 2019.

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