Βέλτιστες στρατηγικές προσφορών σε ημερήσια αγορά ενέργειας από εταιρείες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

Abstract

H παρούσα διδακτορική διατριβή μελετά την ανάπτυξη βέλτιστων στρατηγικών προσφορών από εταιρείες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που συμμετέχουν στις προθεσμιακές αγορές ενέργειας και εφεδρειών της επόμενης ημέρας. Η ερευνητική προσπάθεια επικεντρώνεται στην ανάπτυξη τεσσάρων μοντέλων βελτιστοποίησης, τα οποία στοχεύουν στην επίλυση του προβλήματος βέλτιστου αυτοπρογραμματισμού ενός παραγωγού, δηλ. στον υπολογισμό του βέλτιστου προγράμματος ένταξης και λειτουργίας των μονάδων παραγωγής του, όταν ο ίδιος συμπεριφέρεται είτε ως δέκτης τιμής είτε ως διαμορφωτής τιμής στις αγορές ενέργειας και εφεδρειών της επόμενης ημέρας. Η εύρεση του βέλτιστου προγράμματος ένταξης και λειτουργίας των μονάδων του παραγωγού αποτελεί το πρώτο βήμα για τη διαμόρφωση των σχετικών καμπυλών προσφοράς που πρέπει να υποβάλλει στο Διαχειριστή της Αγοράς, προκειμένου να συμμετάσχει στις αγορές της επόμενης ημέρας. Στόχος του παραγωγού είναι να οδηγήσει τον Διαχειριστή μέσω της στρατηγικής προσφοράς του στην έκδοση ενός προγράμματος κατανομής πολύ κοντά στο βέλτιστο πρόγραμμα ένταξης και λειτουργίας που ο ίδιος έχει ήδη προϋπολογίσει και το οποίο οδηγεί στη μεγιστοποίηση του αναμενόμενου κέρδους από τη συμμετοχή του στις αγορές ενέργειας και εφεδρειών της επόμενης ημέρας. Ο παραγωγός μπορεί να δραστηριοποιείται παράλληλα και στον τομέα της προμήθειας μέσω διμερών προθεσμιακών συμβολαίων με τελικούς καταναλωτές, διαμορφώνοντας έτσι μία εταιρεία παραγωγής και προμήθειας ηλεκτρικής ενέργειας. Και στις τέσσερις περιπτώσεις, το πρόβλημα μεγιστοποίησης κέρδους του παραγωγού ή της εταιρείας παραγωγής και προμήθειας ηλεκτρικής ενέργειας διατυπώνεται στη μορφή του Μεικτού Ακέραιου Γραμμικού Προγραμματισμού (ΜΑΓΠ) με συνεχείς και δυαδικές μεταβλητές απόφασης και επιλύεται με χρήση εμπορικά διαθέσιμου λογισμικού με τη μέθοδο διακλάδωσης και αποκοπής (branch-and-cut).

This PhD thesis studies the development of optimum offering strategies from electric power utilities participating in the day-ahead energy and reserves markets. The research effort focuses on the development of four optimization models, which aim at solving the producer optimal self-scheduling problem. The solution of the producer self-scheduling problem provides the desired commitment program as well as the energy and reserve contribution of each producer generating unit, for all periods of the next day. The mathematical formulation provided is suitable for the self-scheduling of a producer acting either as a price-taker or a price-maker in the day-ahead energy and reserves markets. Once the optimal self-schedule is computed, the Producer can design a suitable bidding strategy that will indirectly lead the Market Operator to issue dispatch schedules close to the producer optimal self-schedules, so that the total producer profits from his participation in the day-ahead markets are maximized. The Producer can also act as a retail service provider through forward bilateral contracts with end-consumers, thus forming a power company. In all four cases, the profit maximization problem of the producer/power company is formulated and solved as a mixed-integer linear program (MILP) with continuous and binary variables and its solution can be found through high-level commercial available software under the branch-and-cut method.