Μοντέλο Διαχείρισης Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας

Abstract

Η σύγχρονη αγορά ηλεκτρικής ενέργειας έχει μετεξελιχθεί από την καθετοποιημένη μονοπωλιακή βάση παραγωγής του παρελθόντος, σε ένα σύνολο οντοτήτων ιδιωτικού (εταιρείες) και δημοσίου δικαίου που συνεργάζονται για την παραγωγή, τη διανομή και την τιμολόγηση της ηλεκτρικής ενέργειας προς τους τελικούς καταναλωτές. Η κατάργηση του μονοπωλιακού τρόπου διαχείρισης της Αγοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας, συντελέστηκε με τις παρεμβάσεις και τις ρυθμίσεις της νομοθεσίας τόσο σε Ευρωπαϊκό όσο και σε Εθνικό επίπεδο. Η διακίνηση των ποσών ενέργειας στην σύγχρονη αγορά, συντελείται μέσω των Χρηματιστηρίων Ενέργειας. Οι Πάροχοι ενέργειας καλούνται να υποβάλλουν προσφορές για την πώληση ισχύος, σε ημερήσιο, ενδο-ημερήσιο επίπεδο, ή με την χρήση διμερών συμβάσεων. Η απελευθέρωση της Αγοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας αποδεσμεύει τους τελικούς καταναλωτές ως προς την επιλογή παρόχου με βάση την χαμηλότερη τιμή πώλησης. Η επιλογή του μίγματος τεχνολογιών και παρόχων για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών μίας αγοράς (grid), συνιστά ένα μαθηματικό πρόβλημα βελτιστοποίησης με εφαρμογή κατάλληλων δεσμεύσεων. Το πρόβλημα απαιτεί την χρήση τεχνικών βελτιστοποίησης Κυρτής και Μη Κυρτής Ανάλυσης με χρήση δικατάστατων μεταβλητών. Στα πλαίσια της εργασίας, αναπτύχθηκε ένα μοντέλο προσομοίωσης των συνθηκών της Αγοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας με χρήση του περιβάλλοντος μαθηματικής προσομοίωσης Matlab ®. Στο μοντέλο αυτό, η προσομοίωση εξελίσσεται σε χρονικά βήματα με βάση τις προσφορές παροχής ισχύος από τους Παρόχους και τις απαιτήσεις κατανάλωσης των Καταναλωτών. Το μοντέλο δίνει την δυνατότητα για την εφαρμογή πολύπλοκων σεναρίων προσομοίωσης με δυναμικές συνθήκες, στοχεύοντας στην βέλτιστη επιλογή Παρόχων με βάση τις προσφορές τους, ελαχιστοποιώντας το Μέσο Οριακό Κόστος για την αγορά ηλεκτρικής ισχύος. Αναλυτικότερα η εργασία περιλαμβάνει τα παρακάτω κεφάλαια: Στο Κεφάλαιο 1 παρουσιάζεται η ιστορική μετεξέλιξη της Αγοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας από το παραδοσιακό καθετοποιημένο μοντέλο, στην σύγχρονη Αγορά με χρήση των Χρηματιστηρίων Ενέργειας. Στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται οι μετρικές αποτίμησης του κόστους στη σύγχρονη αγορά και η έννοια της διακύμανσης του οριακού κόστους παραγωγής. Επιπλέον, παρουσιάζεται η μαθηματική βάση του προβλήματος βελτιστοποίησης για την επιλογή των Παρόχων που ελαχιστοποιούν το προσφερόμενο κόστος ενέργειας προς τους Καταναλωτές. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται το μαθηματικό μοντέλο προσομοίωσης που λειτουργεί με πυρήνα τις τεχνικές βελτιστοποίησης για την επίτευξη επιτυχών δημοπρασιών στην Αγορά Ηλεκτρικής Ενέργειας. Στο Κεφάλαιο 4 προσομοιώνονται πραγματικές συνθήκες αγοραπωλησίας ενέργειας και υπολογίζονται οι μετρικές επιδόσεων από την επίλυση του προβλήματος βελτιστοποίησης σε ένα χρονικό σενάριο 24 ωρών. Τέλος το Κεφάλαιο 5 παρουσιάζει τα συμπεράσματα από την εφαρμογή της προσομοίωσης για την επίδραση των δυναμικών συνθηκών ως προς το Μέσο Οριακό Κόστος Αγοράς. Η εργασία ολοκληρώνεται με προτάσεις για την μελλοντική βελτίωση και επέκταση του μοντέλου μαθηματικής προσομοίωσης με συμπερίληψη και άλλων παραγόντων.