Μαθηματικά μοντέλα πρόβλεψης τιμών ενέργειας σε ετήσια βάση και αποτίμηση τιμών ενέργειας για Ενεργειακά Συμβόλαια Ισχύος

Abstract

Η αγορά ηλεκτρικής ενέργειας αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους και πλέον στρατηγικούς τομείς της σύγχρονης οικονομίας, καθώς συνδέεται άμεσα με την οικονομική ανάπτυξη, την κοινωνική ευημερία και την επίτευξη περιβαλλοντικών στόχων. Τα τελευταία χρόνια, οι αγορές ηλεκτρικής ενέργειας υφίστανται έντονες μεταβολές, λόγω της ταχείας διείσδυσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, της απελευθέρωσης και της ενοποίησης των αγορών σε ευρωπαϊκό επίπεδο, καθώς και της αυξημένης ανάγκης για ενεργειακή ασφάλεια και ανθεκτικότητα απέναντι σε εξωγενείς κρίσεις. Η πολυπλοκότητα αυτών των αγορών απαιτεί πλέον την ανάπτυξη και χρήση σύνθετων εργαλείων πρόβλεψης και βελτιστοποίησης, προκειμένου οι συμμετέχοντες να μπορούν να λαμβάνουν τεκμηριωμένες αποφάσεις με βάση αξιόπιστα δεδομένα και μοντέλα. Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο την ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου πλαισίου πρόβλεψης και βελτιστοποίησης για τις τιμές ηλεκτρικής ενέργειας και το ενεργειακό μείγμα, με χρονικό ορίζοντα ενός έτους. Το έργο περιλαμβάνει τρεις βασικούς άξονες: 1) την κατασκευή ενός μαθηματικού μοντέλου πρόβλεψης τιμών ενέργειας με τη χρήση της μεθόδου των Μελλοντικών Καμπυλών Τιμής (PFC), η οποία επιτρέπει τη δημιουργία καμπυλών μελλοντικών τιμών βασιζόμενων σε δεδομένα αγοράς και θεμελιώδη μεγέθη 2) την ανάπτυξη και βελτιστοποίηση ενός μοντέλου ενεργειακού μείγματος που ενσωματώνει συμβατική παραγωγή, ανανεώσιμες πηγές (αιολικά και ηλιακά) και διασυνοριακές ροές (εισαγωγές - εξαγωγές), και 3) την εκτίμηση της πραγματικής αξίας της ενέργειας που παράγεται από ΑΠΕ, με στόχο τη λήψη αποφάσεων για την οικονομική βιωσιμότητα επενδύσεων και συμβολαίων ισχύος. Η ακριβής πρόβλεψη τιμών ενέργειας απαιτεί τη συνεκτίμηση πολλών παραμέτρων, όπως οι τιμές καυσίμων, το κόστος εκπομπών CO₂, οι τεχνικοί περιορισμοί των μονάδων παραγωγής, καθώς και οι κανόνες της αγοράς. Παράλληλα, τα μοντέλα βελτιστοποίησης χρησιμοποιούνται για να επιτύχουν την καλύτερη δυνατή κατανομή της παραγωγής από διάφορες πηγές, λαμβάνοντας υπόψη περιορισμούς όπως η διαθεσιμότητα των ΑΠΕ, τα όρια του συστήματος μεταφοράς και η ανάγκη για σταθερότητα του δικτύου. Η εργασία αξιοποιεί τεχνικές αριθμητικής βελτιστοποίησης (όπως γραμμικός και μεικτός ακέραιος προγραμματισμός), ώστε να παρέχει ένα εργαλείο το οποίο να είναι πρακτικά εφαρμόσιμο σε συνθήκες πραγματικής αγοράς. Η ανάλυση της πραγματικής αξίας της ενέργειας από ΑΠΕ είναι επίσης κρίσιμη, καθώς αυτή η τιμή αντανακλά την οικονομική απόδοση των επενδύσεων σε ανανεώσιμες τεχνολογίες σε ένα περιβάλλον μεταβαλλόμενων τιμών και υψηλής μεταβλητότητας. Η παρούσα προσέγγιση μπορεί να υποστηρίξει στρατηγικές αποφάσεις για την αγορά ή πώληση ενεργειακών συμβολαίων, τη διαχείριση κινδύνων, καθώς και την αξιολόγηση της απόδοσης υφιστάμενων και μελλοντικών έργων.