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Agentenbasierte Strommarktsimulation zur Untersuchung von Marktdesigns für das zukünftige Energiesystem

In diesem Vorhaben wird ein Simulations-Werkzeugkasten zur Untersuchung von Marktdesigns im Energiesystem entwickelt. Hierin bilden lernende Agenten das Verhalten von Teilnehmern in miteinander verknüpften Märkten im Energiesystem nach. Das strategische Verhalten im wiederkehrenden Handel wird dabei möglichst realistisch und unter Berücksichtigung technischer Restriktionen der Erzeugungs- bzw. Verbrauchsanlagen oder Speicher modelliert. Die sich aus der Interaktion der lernenden Agenten ergebenden Strategien der Teilnehmer und das emergente Marktergebnis erlauben Rückschlüsse auf die Einflussfaktoren, die für ein geeignetes Marktdesign bestimmend sind. Daraus können Schlussfolgerungen in Bezug auf die optimale Weiterentwicklung der Strommärkte gezogen werden. Der Modellfokus liegt auf dem deutschen Strommarkt, jedoch wird die europäische Vernetzung zu den weiteren europäischen Strommärkten ebenfalls berücksichtigt. Ein besonderes Augenmerk bei der Entwicklung der Modellkomponenten wird auf die Wiederverwendung und Wiederverwertbarkeit sowie auf die Interoperabilität mit bestehenden Modellen der Energiesystemanalyse gelegt. Die beteiligten Projektpartner bringen Implementierungen aus bestehenden Modellen ein und entwerfen auf dieser Basis und unter Berücksichtigung weiterer existierender Modelle eine neue Modellarchitektur im Rahmen des Vorhabens. Es werden Schnittstellen geschaffen, über die quelloffene bestehende Modelle verknüpft werden können, sodass einerseits Modelle wiederverwendet werden können und andererseits andere Forschungsgruppen die neu geschaffene agentenbasierte Simulation als ein Modul mit ihren Modellen verknüpfen können. Im Teilvorhaben werden die Erzeugeragenten definiert. Sie können unterschiedliche Marktregeln befolgen, Angebote auf parallelen Märkten formulieren und das von diesen Märkten gesendete Feedback verarbeiten. Ebenfalls werden die Simulationsergebnisse validiert und Metriken zur Bewertung der Marktmechanismen entwickelt.

Marktanalyse Ökostrom III

Die Studie Bestandsanalyse des deutschen Ökostrommarktes und des Herkunftsnachweissystems: Identifikation und Bewertung statistischer Trends ist ein Zwischenbericht aus Marktanalyse Ökostrom III. Hierin werden Trends & künftige Entwicklungen des deutschen Ökostrommarktes untersucht. Ziel ist eine Evaluierung des Herkunftsnachweissystems vor dem Hintergrund sich verändernder Rahmenbedingungen sowie die Erarbeitung notwendiger Anpassungsmaßnahmen. Es wird eine Bestandsaufname des Ökostrommarktes & des Herkunftsnachweissystems anhand einer detaillierten Datenauswertung vorgenommen. Ziele sind die Identifikation & Einordnung statistischer Trends sowie die Schaffung einer quantitativen Basis für die Analyse künftiger Entwicklungen. Veröffentlicht in Climate Change | 10/2025.

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Betriebsoptimierung des Wärmenetzes einschließlich der Nutzung von Strom aus EE und Abwärme aus der Wasserstoffproduktion in Bosbüll

Der Fokus des avisierten Forschungsvorhabens liegt auf der Umsetzung von optimierten Betriebsstrategien mit Hilfe der prädiktiven Regelung mit KI unter Berücksichtigung von technischen, wirtschaftlichen und regulatorisch-rechtlichen Aspekten. Die grundlegenden technischen Aspekte beinhalten dabei die simulationsgestützte Entwicklung einer KI- und prognosebasierten Betriebsführung für das Wärmenetz zur maximalen Nutzung des eigenen lokal erzeugten Stroms aus PV- und Windkraftanlagen und der erlösoptimierten Vermarktung der Residualmengen im Strommarkt. Darüber hinaus sollen die Einbindung von Abwärme aus der Wasserstoffproduktion ins Wärmenetz und die Nutzung von thermischen Speichern (zentral und dezentral) im Lastmanagement mitberücksichtigt werden. Damit soll eine Erhöhung des Gesamtwirkungsgrads der Wasserstoffproduktion durch die Einbindung der Abwärme ins Wärmenetz ermöglicht werden.

Energieforschungsplan EVUPLAN, Marktanalyse Ökostrom III (inkl. Wettbewerbsrecht und Stromkennzeichnung)

Der Ökostrommarkt unterliegt derzeit großen Veränderungen: Es kommen die ausgeförderten EEG-Anlagen in die Vermarktung, es werden zahlreiche Anlagen außerhalb des EEG geplant. Die bereits diskutierte Nachfolge der RL 2018/2001 (RED II) wird möglicherweise weitreichende Konsequenzen für den Ökostrommarkt mit sich bringen. Ferner gilt es, die wettbewerbsrechtlichen Voraussetzungen für Herkunftsnachweise zu untersuchen und eine rechtliche Bewertung aufgrund der tatsächlichen Prioritäten von Verbraucherinnen und Verbrauchern vorzunehmen. Stimmt das Recht mit diesen überein? Sind Verbraucherinnen und Verbraucher hinreichend durch das Recht geschützt oder müssen die zuständigen Behörden mehr tun? Wie werden 'grüne Erwartungen' an Stromprodukte tatsächlich geschützt? Wird double-perception im Ausland durch das Doppelvermarktungsverbot geschützt? Die Stromkennzeichnung entfaltet noch immer nicht die gewünschte Wirkung über die Wahrnehmung und Nutzung durch Verbraucher*innen. Die braucht eine gründliche Überarbeitung auf wissenschaftlicher Grundlage. Zudem gilt die Frage zu klären, ob die Stromkennzeichnung als verlässliche Grundlage für Unternehmensberichte herangezogen werden kann. Eine längerfristig angelegte breit gefasste Studie mit Beobachtung des Marktes und Untersuchung rechtlicher Grundlagen wird helfen, die politischen/gesetzlichen Instrumente für diesen Markt als gute Ergänzung zur Förderung erneuerbarer Energien weiterzuentwickeln.

Elektrische Integration von Groß-Elektrolysen in das Stromnetz auf Basis einer 100 MW Elektrolyse, HYPOWER - Elektrische Integration von Groß-Elektrolysen in das Stromnetz auf Basis einer 100 MW Elektrolyse. (Unterstützung für H2Giga)

Betriebsoptimierung des Wärmenetzes einschließlich der Nutzung von Strom aus EE und Abwärme aus der Wasserstoffproduktion in Bosbüll, Teilvorhaben: Implementierung der Betriebsstrategie und deren Validierung

Der Fokus des avisierten Forschungsvorhabens liegt auf der Umsetzung von optimierten Betriebsstrategien mit Hilfe der prädiktiven Regelung mit KI unter Berücksichtigung von technischen, wirtschaftlichen und regulatorisch-rechtlichen Aspekten. Die grundlegenden technischen Aspekte beinhalten dabei die simulationsgestützte Entwicklung einer KI- und prognosebasierten Betriebsführung für das Wärmenetz zur maximalen Nutzung des eigenen lokal erzeugten Stroms aus PV- und Windkraftanlagen und der erlösoptimierten Vermarktung der Residualmengen im Strommarkt. Darüber hinaus sollen die Einbindung von Abwärme aus der Wasserstoffproduktion ins Wärmenetz und die Nutzung von thermischen Speichern (zentral und dezentral) im Lastmanagement mitberücksichtigt werden. Damit soll eine Erhöhung des Gesamtwirkungsgrads der Wasserstoffproduktion durch die Einbindung der Abwärme ins Wärmenetz ermöglicht werden.

Agentenbasierte Strommarktsimulation zur Untersuchung von Marktdesigns für das zukünftige Energiesystem, Lernalgorithmen und Agentendesign

In diesem Vorhaben wird ein Simulations-Werkzeugkasten zur Untersuchung von Marktdesigns im Energiesystem entwickelt. Hierin bilden lernende Agenten das Verhalten von Teilnehmern in miteinander verknüpften Märkten im Energiesystem nach. Das strategische Verhalten der Marktteilnehmer im wiederkehrenden Handel wird dabei möglichst realistisch und unter Berücksichtigung technischer Restriktionen der Erzeugungs- bzw. Verbrauchsanlagen oder Speicher modelliert. Die sich aus der Interaktion der lernenden Agenten ergebenden Strategien der Teilnehmer und das emergente Marktergebnis erlauben Rückschlüsse auf die Einflussfaktoren, die für ein geeignetes Marktdesign bestimmend sind. Daraus können Schlussfolgerungen in Bezug auf die optimale Weiterentwicklung der Strommärkte gezogen werden. Der Modellfokus liegt auf dem deutschen Strommarkt, jedoch wird die europäische Vernetzung zu den weiteren europäischen Strommärkten ebenfalls berücksichtigt. Ein besonderes Augenmerk bei der Entwicklung der Modellkomponenten wird auf die Wiederverwendung und Wiederverwertbarkeit sowie auf die Interoperabilität mit bestehenden Modellen der Energiesystemanalyse gelegt. Die beteiligten Projektpartner bringen Implementierungen aus bestehenden Modellen ein und entwerfen auf dieser Basis und unter Berücksichtigung weiterer existierender Modelle eine neue Modellarchitektur im Rahmen des Vorhabens. Es werden Schnittstellen geschaffen, über die quelloffene bestehende Modelle verknüpft werden können, sodass einerseits Modelle wiederverwendet werden können und andererseits andere Forschungsgruppen die neu geschaffene agentenbasierte Simulation als ein Modul mit ihren Modellen verknüpfen können. Im Rahmen des Projekts entwickelt das KIT-IISM lernenden Agenten, die eigenständig vorher nicht definierte Strategien entwickeln, um die Folgen neuer Marktdesigns und Technologien vor Einführung abschätzen zu können. Das beinhaltet die Lernalgorithmen sowie eine Spezifizierung des Lernraums und der Lernumgebung

Agentenbasierte Strommarktsimulation zur Untersuchung von Marktdesigns für das zukünftige Energiesystem, Erzeugungsagenten und Marktmechanismen

In diesem Vorhaben wird ein Simulations-Werkzeugkasten zur Untersuchung von Marktdesigns im Energiesystem entwickelt. Hierin bilden lernende Agenten das Verhalten von Teilnehmern in miteinander verknüpften Märkten im Energiesystem nach. Das strategische Verhalten im wiederkehrenden Handel wird dabei möglichst realistisch und unter Berücksichtigung technischer Restriktionen der Erzeugungs- bzw. Verbrauchsanlagen oder Speicher modelliert. Die sich aus der Interaktion der lernenden Agenten ergebenden Strategien der Teilnehmer und das emergente Marktergebnis erlauben Rückschlüsse auf die Einflussfaktoren, die für ein geeignetes Marktdesign bestimmend sind. Daraus können Schlussfolgerungen in Bezug auf die optimale Weiterentwicklung der Strommärkte gezogen werden. Der Modellfokus liegt auf dem deutschen Strommarkt, jedoch wird die europäische Vernetzung zu den weiteren europäischen Strommärkten ebenfalls berücksichtigt. Ein besonderes Augenmerk bei der Entwicklung der Modellkomponenten wird auf die Wiederverwendung und Wiederverwertbarkeit sowie auf die Interoperabilität mit bestehenden Modellen der Energiesystemanalyse gelegt. Die beteiligten Projektpartner bringen Implementierungen aus bestehenden Modellen ein und entwerfen auf dieser Basis und unter Berücksichtigung weiterer existierender Modelle eine neue Modellarchitektur im Rahmen des Vorhabens. Es werden Schnittstellen geschaffen, über die quelloffene bestehende Modelle verknüpft werden können, sodass einerseits Modelle wiederverwendet werden können und andererseits andere Forschungsgruppen die neu geschaffene agentenbasierte Simulation als ein Modul mit ihren Modellen verknüpfen können. Im Teilvorhaben werden die Erzeugeragenten definiert. Sie können unterschiedliche Marktregeln befolgen, Angebote auf parallelen Märkten formulieren und das von diesen Märkten gesendete Feedback verarbeiten. Ebenfalls werden die Simulationsergebnisse validiert und Metriken zur Bewertung der Marktmechanismen entwickelt.

Agentenbasierte Strommarktsimulation zur Untersuchung von Marktdesigns für das zukünftige Energiesystem, Flexibilitätsoptionen (FhG ISI) und Modellkopplung (FhG IEG)

In diesem Vorhaben wird ein Simulations-Werkzeugkasten zur Untersuchung von Marktdesigns im Energiesystem entwickelt. Hierin bilden lernende Agenten das Verhalten von Teilnehmern in miteinander verknüpften Märkten im Energiesystem nach. Das strategische Verhalten der Marktteilnehmer im wiederkehrenden Handel wird dabei möglichst realistisch und unter Berücksichtigung technischer Restriktionen der Erzeugungs- bzw. Verbrauchsanlagen oder Speicher modelliert. Die sich aus der Interaktion der lernenden Agenten ergebenden Strategien der Teilnehmer und das emergente Marktergebnis erlauben Rückschlüsse auf die Einflussfaktoren, die für ein geeignetes Marktdesign bestimmend sind. Daraus können Schlussfolgerungen in Bezug auf die optimale Weiterentwicklung der Strommärkte gezogen werden. Der Modellfokus liegt auf dem deutschen Strommarkt, jedoch wird die europäische Vernetzung zu den weiteren europäischen Strommärkten ebenfalls berücksichtigt. Ein besonderes Augenmerk bei der Entwicklung der Modellkomponenten wird auf die Wiederverwendung und Wiederverwertbarkeit sowie auf die Interoperabilität mit bestehenden Modellen der Energiesystemanalyse gelegt. Die beteiligten Projektpartner bringen Implementierungen aus bestehenden Modellen ein und entwerfen auf dieser Basis und unter Berücksichtigung weiterer existierender Modelle eine neue Modellarchitektur im Rahmen des Vorhabens. Es werden Schnittstellen geschaffen, über die quelloffene bestehende Modelle verknüpft werden können, sodass einerseits Modelle wiederverwendet werden können und andererseits andere Forschungsgruppen die neu geschaffene agentenbasierte Simulation als ein Modul mit ihren Modellen verknüpfen können. Die Fraunhofer-Institute IEG und ISI beschäftigen sich innerhalb des Forschungsvorhabens insbesondere mit der Einbindung von Flexibilitäts- und Sektorkopplungsoptionen in das Stromsystem und den zukünftigen Strommarkt.

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