Table Of ContentJürgen Zell
Ansätze zur betriebsergebnisgestützten Optimierung
der Verfügbarkeit von Kraftwerken
Wirtschaftswissenschaft
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Jürgen Zell
Ansätze zur betriebs·
ergebnisgestützten
Optimierung der
Verfügbarkeit von
Kraftwerken
Deutscher Universitäts-Verlag
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Zell, Jürgen:
Ansätze zur betriebsergebnisgestützten Optimierung der Verfügbarkeit von Kraftwerken
/ Jürgen Zell. - Wiesbaden: DUV, Dt. Univ.-Verl., 2000
(DUV : Wirtschaftswissenschaft)
Zugl.: Aachen, RWTH, Diss., 1999
D82 (Diss. RWTH Aachen)
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© Deutscher Universitäts-Verlag GmbH, Wiesbaden, 2000
Lektorat: Ute Wrasmann / Ronald Dietrich
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ISBN 978-3-8244-0500-8 ISBN 978-3-322-89615-5 (eBook)
DOI 10. I 007/978-3-322-896 15-5
Vorwort
Lange Zeit hatten die Kraftwerksbetreiber das Ziel, die Verfügbarkeit ihrer Kraft
werke unter Wahrung der Wirtschaftlichkeit möglichst hoch zu halten. Ausreichend
vorhandene Kraftwerkskapazitäten und der seit 1998 in Deutschland gültige wettbe
werblich ausgerichtete Ordnungsrahmen für die Elektrizitätswirtschaft bringt für die
Kraftwerksbetreiber unter anderem das Erfordernis einer stärkeren Kosten-Nutzen
Optimierung der Verfügbarkeit mit sich. Da trotz langjähriger Forschung immer noch
ein beträchtliches Defizit hinsichtlich quantitativer produktionstheoretischer Ansätze
zum betrieblichen Teilprozeß "Herstellung von Verfügbarkeit" besteht, stellt sich für
die Kraftwerksbetreiber die Frage, wie diese verfügbarkeitsbezogene Optimierungs
aufgabe zu lösen ist.
In der vorliegenden Arbeit werden angesichts dieser Problemstellung für ver
schiedene Marktformen in der Praxis umsetzbare Ansätze erarbeitet, die die Kraft
werksbetreiber bei der Erreichung der bezüglich ihres Betriebsergebnisses optimalen
Verfügbarkeit ihrer Kraftwerke unterstützen können. Für die gegenwärtig existieren
den bilateralen Verträge zwischen den Kraftwerken und ihren Stromkunden wird
hierzu ein Steuerungsinstrument für die Kraftwerksleitung in Form eines modular
aufgebauten Vergütungsmodells für Verfügbarkeit entwickelt. Hinsichtlich einer Op
timierung der Verfügbarkeit in einer möglichen Weiterentwicklung des deutschen
Elektrizitätsmarkts, dem Pool-System, werden Empfehlungen für die verfügbarkeits
bezogene Betriebsführung in eigenständig am Markt operierenden Kraftwerken so
wie in Kraftwerken, die in einen aus mehreren Anlagen eines Elektrizitätsversor
gungsunternehmens bestehenden Park eingebunden sind, abgeleitet.
Die erfolgreiche Bearbeitung einer derartigen AufgabensteIlung neben der berufli
chen Tätigkeit erfordert in besonderem Maße das Zusammenwirken günstiger Um
stände. Daher möchte ich mich bei denjenigen bedanken, die diese Umstände her
beigeführt haben.
Für die Betreuung meiner Arbeit möchte ich mich besonders bei Herrn Univ.-Prof.
Dr. Harald Dyckhoff bedanken. Er hat nicht nur die Unwägbarkeiten, die mit der Be
treuung eines externen Doktoranden verbunden sind, auf sich genommen und mich
bei Bedarf in die hochschulinternen Lehrstuhlaktivitäten integriert, sondern auch
durch wertvolle Anregungen das Spektrum der wissenschaftlichen Ergebnisse über
die praxisorientierten Aspekte hinaus noch breiter werden lassen. Herrn Univ.-Prof.
Dr. Hartwig Steffenhagen danke ich herzlich für die bereitwillige Übernahme des Kor-
v
referats. Mein Dank gebührt aber auch Herrn Dr. Rainer Souren, der mir jederzeit in
allen abwicklungstechnischen Fragen mit Rat und Tat zur Seite stand.
Einen wichtigen Beitrag zum Gelingen der Arbeit haben FÜhrungskräfte und Kol
legen der RWE Energie AG im Rahmen meiner beruflichen Tätigkeit geleistet. Mein
Dank gilt im besonderen Herrn Dr. Gerd Jäger und Herrn Dr. Johannes Heithoff für
die Anregung zur Auseinandersetzung mit der bearbeiteten ThemensteIlung sowie
für die Gewährung der erforderlichen Freiräume auch in Zeiten hoher Arbeitsbela
stung. Frau Christiane Kaspari leistete wertvolle Hilfe durch die Erstellung des Ma
nuskripts und die kompetente Unterstützung in allen Fragen der Text- und Graphik
verarbeitung. Dafür schulde ich ihr großen Dank.
Zu ganz besonderem Dank verplichtet bin ich meiner Familie, ohne deren Unter
stützung ich die AufgabensteIlung nicht hätte erfolgreich bearbeiten können. Meine
Frau Ute hat mir viele Verpflichtungen abgenommen, einen oftmals übelgelaunten
und gestreßten Ehemann ertragen und immer wieder psychologische Aufbauarbeit in
schwierigen Phasen geleistet. Auf meine Eltern Elisabeth und Jakob Zell war jeder
zeit Verlaß, wenn es darum ging, Unterstützung im alltäglichen familiären Umfeld zu
bekommen.
Jürgen Zell
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Inhaltsübersicht
Symbol-und Abkürzungsverzeichnis XI
Abbildungsverzeichnis XIV
Tabellenverzeichnis XVI
A Einführung 1
1 Einleitung und AufgabensteIlung 1
2 Aufbau und Gang der Untersuchung 7
B Die Verfügbarkeit von Kraftwerken im Rahmen der
traditionellen Elektrizitätsversorgung 11
3 Versorgung mit elektrischer Energie 11
3.1 Technisch-wirtschaftliche Besonderheiten der Stromversorgung 11
3.2 Ordnungsrahmen der deutschen Elektrizitätswirtschaft 13
3.3 Struktur des Elektrizitätsversorgungssystems 16
3.4 Produktionssystem "Kraftwerk" 22
3.4.1 Anforderungen an den Betrieb von Kraftwerken 22
3.4.2 Charakteristika des Produktionssystems "Kraftwerk" 24
3.4.2.1 Klassifikation von Kraftwerken 24
3.4.2.2 Ausprägung von Input, Output und Throughput 27
3.4.2.3 Grobstruktur des Betriebs von Kraftwerken 30
3.5 Betriebsergebnisrechnung für Kraftwerke 38
4 Ökonomische Bedeutung der Verfügbarkeit im Rahmen des
Kraftwerksbetriebs 51
4.1 Begriffe und Inhalte zur Verfügbarkeit 51
4.2 Verfügbarkeit in der Literatur 59
VII
4.3 Produktionstheoretische Überlegungen zur Herstellung von
Verfügbarkeit 71
4.3.1 Quantitative Ansätze 71
4.3.2 Qualitative Ansätze 81
4.4 Verfügbarkeit von Kraftwerken aus Endkundensicht 85
C Verfügbarkeitsoptimierung in traditionellen bilateralen
Verträgen mittels eines Modells zur Vergütung von
Kraftwerksverfügbarkeit 89
5 Spezifikation des Modells 89
5.1 Aufgabe und Einordnung in den betriebswirtschaftlichen Rahmen 89
5.1.1 Merkmale der Kraftwerk-Kunde-Beziehungen 89
5.1.2 Funktion des Vergütungsmodells 94
5.1.3 Abgrenzung und Merkmale des Vergütungsmodells 98
5.2 Anforderungen an das Vergütungsmodell 100
5.3 Abgrenzung des Untersuchungsgegenstands 106
6 Gestaltung des Vergütungsmodells 107
6.1 Grobstruktur des Modells 107
6.2 Preisansätze für Verfügbarkeit 114
6.2.1 Verrechnungspreise 115
6.2.2 Preispolitische Ansätze für Industriegüter und Dienstleistungen 119
6.3 Auswahl eines Preisbildungsprinzips 124
6.4 Ermittlung des Preises für Verfügbarkeit 126
6.4.1 Verfügbarkeitsänderungsbedingte Kostenänderungen 126
6.4.1.1 Konstante Kapazität 126
6.4.1.2 Kapazitätsänderungen 132
6.4.2 Nutzen von Verfügbarkeit für verschiedene Kundensegmente 142
6.4.3 Methodik zur Ermittlung des Maximalpreises für Verfügbarkeit 146
6.4.4 Auswahl eines Preises für Verfügbarkeit 151
VIII
6.5 Ausgestaltung des Vergütungsmodells 158
6.5.1 Einflußgrößen auf den Kundennutzen 158
6.5.2 Modellübersicht 163
6.5.3 Module des Vergütungsmodells 166
6.5.3.1 Modul A: Abnutzungsentwicklung 166
6.5.3.2 Modul V: Einfacher Verfügbarkeitserlös 171
6.5.3.3 Modul PI-API: Einfache Plan-Außerplan-NV-Differenzierung 175
6.5.3.4 Modul V/Z: Verfügbarkeitserlös mit mehreren Zeitzonen 177
6.5.3.5 Modul PI-API/Z: Plan-Außerplan-NV-Differenzierung mit mehreren
Zeitzonen 179
6.5.3.6 Modul VIF: Verfügbarkeitserlös mit unterschiedlicher
Gültigkeitsdauer von Preisen und Normalwerten 180
6.5.3.7 Modul PI-API/F: Plan-Außerplan-NV-Differenzierung mit
unterschiedlicher Gültigkeitsdauer von Preisen und Normalwerten 184
6.5.3.8 Modul VIZlF: Verfügbarkeitserlös mit mehreren Zeitzonen und
unterschiedlicher Gültigkeitsdauer von Preisen und Normalwerten 185
6.5.3.9 Modul PI-APIIZlF: Plan-Außerplan-NV-Differenzierung mit
mehreren Zeitzonen und unterschiedlicher Gültigkeitsdauer von
Preisen und Normalwerten 187
6.5.4 Modifikation der Module 188
6.5.5 Modulauswahl 190
6.6 Probleme der Datenerfassung 190
6.7 Vergütung für Verfügbarkeit als Versicherungsprämie 193
7 Analyse ausgewählter Stromlieferbeziehungen und
Schlußfolgerungen für den Kraftwerksbetrieb 199
7.1 Vergütung für Verfügbarkeit in fiktiven Kraftwerk-Kunde-Beziehungen 199
7.1.1 Innerbetriebliche Transaktion in einem vertikal integrierten
Verbund unternehmen 200
7.1.2 Freie Transaktion zwischen Kraftwerk und einem
Industrieunternehmen 214
7.2 Empfehlungen zur Verfügbarkeitsoptimierung 221
IX
D Verfügbarkeitsoptimierung im Pool-System 227
8 Ausgewählte wettbewerbs orientierte Märkte für Elektrizität in der
Europäischen Union 227
8.1 Pool-System in England und Wales 227
8.2 Organisation des norwegischen Strommarkts 233
9 Instrumente zur Verfügbarkeitsoptimierung 239
9.1 Merkmale eines grundlegenden fiktiven Pool-Systems 239
9.2 Verfügbarkeitssteuerung von eigenständigen Kraftwerken 241
9.3 Verfügbarkeitssteuerung in einer Zentrale-Kraftwerk-Beziehung 251
E Resümee 265
10 Zusammenfassung und Ausblick 265
Literaturverzeichnis 273
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