Die zunehmende Menge volatiler erneuerbarer Energieträger im Energiesystem steigert den Bedarf an Regelreserve, welche dazu dient, den Verbrauch und die Erzeugung zu jedem Zeitpunkt im Gleichgewicht zu halten. Während bis zur Liberalisierung der Strommärkte der Verbrauch exogen vorgegeben war und die Regelung der Erzeugerseite oblag, ist seitdem auch eine Regelung auf der Lastseite möglich. Die vorliegende Arbeit betrachtet die Rentabilität von Lastmanagement zur Erbringung solcher Systemdienstleistungen sowie bei Vermarktung am Spotmarkt. Dazu wurde ein Modell erstellt, das den zeitlichen Ablauf der realen Märkte abbildet und dessen Ziel die Maximierung der Gewinne eines Aggregators von flexiblen Lasten bei Vermarktung am österreichischen Regelreserve- und Spotmarkt sowie im gegenseitigen Teilnehmeraustausch ist. Aus der zeitlichen Abfolge der Vermarktungen, welche jede für sich ein eigenes Optimierungsproblem darstellt und sequenziell abgearbeitet wird, ergibt sich eine rollierende Vermarktung der verfügbaren Mengen der Teilnehmer. Eine Kerneigenschaft des Modells ist dadurch gegeben, dass sich diese verfügbaren Mengen zwischen den Vermarktungen dynamisch verändern können. Der betrachtete Teilnehmerpool besteht ausschließlich aus elektrischen Lasten (Kläranlage, Elektrolyse, Stahlwerk, Papierwerk, Zementwerk, Kühlhaus, Wärmepumpen, Power2Heat) und wird am Ende dieser Arbeit durch einen Windpark ergänzt, welcher seine Windprognosefehler durch den Aggregator auszugleichen versucht. Neben dem erzielbaren Gewinn werden die Aufteilungen der von den Teilnehmern bereitgestellten Mengen auf die verschiedenen Märkte sowie die Unterschiede der einzelnen Lasten analysiert. In den Ergebnissen wird dabei eine Dominanz von Power2Heat, gefolgt von Elektrolyse, festgestellt. Generell wirken sich die Grenzkosten der Lasten stärker auf die Abrufe aus als deren zeitliche Beschränkungen, wobei vor allem Lastreduktionen höhere Grenzkosten als Laststeigerungen aufweisen und es somit großteils zur Energieübernahme durch die Teilnehmer kommt. Gegenüber der Einzelvermarktung bietet die Aggregation Vorteile, da neben der Ermöglichung von Marktzugängen auch einzelne Teilnehmer entgegen ihrer eigenen Profitmaximierung Abrufe tätigen und damit anderen Teilnehmern höhere Gewinne erlauben, wodurch wiederum der Gesamtgewinn steigt. Weiters lässt sich feststellen, dass der Spotmarkt gegenüber dem Teilnehmeraustausch bei langfristig bekannten Verfügbarkeiten im Vorteil ist. Für kurzfristige Verfügbarkeiten hingegen bietet der Austausch zwischen den Teilnehmern eine attraktive Möglichkeit für Zusatzerlöse. Die durch Lastmanagement erzielbaren Gewinne an den betrachteten Märkten sind für die meisten Teilnehmer zu gering, um Anreize zu bieten, an Lastmanagementprogrammen teilzunehmen.
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The energy system faces an increasing amount of renewable energies whose volatile production causes a rising need for regulation to keep production in balance with consumption. Before the liberalisation of the Austrian energy markets demand was given exogenously and the production side was in charge of regulation. Nowadays regulation by the demand side is becoming possible and more important. This thesis determines the profitability of ancillary services by demand response and the bidding of loads on the spot market. Therefore, a model was evolved mapping the timetable of real electricity markets and aiming to maximize the profit of an aggregator by marketing the flexible loads on the Austrian ancillary and spot market. Furthermore, exchanges between participants of the aggregator themselves were introduced. Each market auction is modelled by a separate optimization which is processed sequentially. Due to the chronology of the auctions the quantities of the participants are marketed in a rolling fashion. One of the main features of the model is that the quantities of participants can change dynamically between the auctions. The pool of participants includes loads exclusively. In some scenarios it is extended with the inclusion of a wind park, which aims to compensate its forecasting error. The foci of the analysis are not only the attainable profit and the degree of fragmentation between the participants on the different markets, but also the differences between the various loads. The results show that the power2heat device dominates, followed by the electrolysis plant. Generally, the marginal costs of the loads affect the results more than the temporal constraints. Especially load reduction has higher marginal costs than the rising of loads, wherefore the loads mostly takeover energy. Compared to individual marketing, the loads benefit from their aggregation due to enablement of access to the markets and their endeavour for the common and not for the individual optimum. Furthermore, it can be observed that for quantities, which are known a long time before, the spot market is preferred to the exchanges between participants. But for quickly available quantities the exchange between participants is a profitable opportunity. Based on demand response the yields observed are too small to outline an incentive for most of the loads to attend demand response programmes.
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Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers Zusammenfassung in englischer Sprache
