@PhdThesis{duepublico_mods_00046441,
  author = 	{Wottka, Thomas},
  title = 	{Extended structural models For the multi-technology merit order of electricity markets},
  year = 	{2018},
  month = 	{Jul},
  day = 	{06},
  keywords = 	{Structural Model; Bid Stack Model; Fuel Switch; Electricity Price Process; Stochastic Process; Power Options; Merit Order; Supply Stack; Price Spikes; Electricity Plant Evaluation},
  abstract = 	{Markante Strukturbr{\"u}che in der Energiebranche begleitet von technologischen Entwicklungsspr{\"u}ngen haben zu einem deutlich erh{\"o}hten Tempo bei der Umgestaltung von Energiem{\"a}rkten gef{\"u}hrt. Insbesondere die Deutsche Energiewende liefert eine sehr gute Illustration daf{\"u}r, wie ein nationaler Stromerzeugungspark sein Erscheinungsbild auf einer ungew{\"o}hnlich kurzen Zeitskala komplett ver{\"a}ndern kann. Innerhalb nur weniger Jahre hat sich die Landschaft der Energieerzeugung in Deutschland dramatisch gewandelt. Diese Entwicklung wird flankiert vom Kernenergieausstieg sowie einer nachhaltigen Verschiebung von der zentralen und thermischen Stromerzeugung hin zur dezentralen und verteilten Erzeugung aus erneuerbaren Energietr{\"a}gern. 

In solch einem sprunghaften Marktumfeld stellt sich im Zusammenhang mit der Planungssicherheit f{\"u}r Investoren die Frage nach zuverl{\"a}ssigen Werkzeugen zur Bewertung von spezifischen Investitionsprojekten unter Ber{\"u}cksichtigung m{\"o}glicher Marktszenarien.  Die Entscheidung f{\"u}r diese Art von Projekten (seien es Onshore- und Offshore-Windfarm-Projekte, gr{\"o}{\ss}ere Photovoltaik-Farmen, Pools von verteilten Mikroerzeugungseinheiten, Stromspeicherportfolios etc.) h{\"a}ngt ma{\ss}geblich von den zu erwartenden Deckungsbeitr{\"a}gen f{\"u}r die n{\"a}chsten zehn bis zwanzig Jahre ab. Hier stellt sich die Frage, welche Art von Modellans{\"a}tzen einen deutlichen Beitrag in der Modellentwicklung f{\"u}r Strompreise leisten k{\"o}nnen.

Die sehr umfangreiche Modellklasse der sogenannten Strukturmodelle, auch als Hybridmodelle bezeichnet, stellt ein m{\"a}chtiges mathematisches Handwerkszeug zur Beschreibung der Besonderheiten von Stromm{\"a}rkten dar. 

Das zentrale Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von erweiterten Strukturmodellen f{\"u}r Stromm{\"a}rkte, f{\"u}r die eine analytische Formulierung mit geschlossenen L{\"o}sungen m{\"o}glich ist und mit dem Zweck der Szenarioanalyse und der Anlagenbewertung. Wir schlagen in dieser Arbeit neue erweiterte Strukturmodelle vor und leiten geschlossene Ausdr{\"u}cke f{\"u}r Strompreis-Erwartungswerte und Pr{\"a}mien von Strompreis-Optionen her. Die entwickelten Modelle weisen folgende Charakteristika auf:

(1) Einbeziehung einer beliebigen Zahl N von Technologieklassen (insbesondere N>2) innerhalb der Merit-Order.

(2) Produktionskapazit{\"a}ten und marginale Grenzkosten werden als Zufallsvariablen behandelt. 

(3) Einf{\"u}hrung einer Engpassfunktion (Scarcity Function) zur Ber{\"u}cksichtigung von Abweichungen des Strompreises vom marginalen Grenzkostenniveau. 

(4) Einbettung zweier Modellformulierungen f{\"u}r jede einzelne Modellvariante: Die arithmetische Formulierung und die geometrische Formulierung f{\"u}r die stochastischen Prozesse der marginalen Grenzkosten. 

(5) Implementierung von zwei Merit-Order-Varianten: Eine Modellarchitektur beschreibt die Merit-Order als Stufenfunktion. Die andere Architektur modelliert die Merit-Order als st{\"u}ckweise lineare oder als st{\"u}ckweise exponentielle Funktion (auch als Bid-Stack-Model bezeichnet).

(6) Entwicklung einer expliziten Formel f{\"u}r den Strompreis als Funktion von stochastischen Treibern wie etwa Residualnachfrage, Produktionskapazit{\"a}ten sowie marginalen Grenzkosten.

(7) Erweiterung der Strukturmodelle in Richtung nicht-normalverteilter und nicht-lognormalverteilter marginaler Grenzkosten.

(8) Erweiterung hinsichtlich nicht-normalverteilter Residualnachfrage.

Alle obenstehenden Charakteristika sind in einem geschlossenen analytischen Modell abgebildet, d. h. wir geben geschlossene L{\"o}sungen f{\"u}r Strompreisderivate an. Nach unserem Kenntnisstand sind die hier entwickelten Strukturmodelle die ersten analytischen Hybridmodelle mit geschlossenen L{\"o}sungen unter Einbeziehung aller oben genannten Charakteristika.},
  url = 	{https://duepublico2.uni-due.de/receive/duepublico_mods_00046441},
  file = 	{:https://duepublico2.uni-due.de/servlets/MCRFileNodeServlet/duepublico_derivate_00045694/Diss_Wottka.pdf:PDF},
  language = 	{en}
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