Electricity Market Design Strategies for Hydro-dominated Power Systems
Exploring Optimal Bidding, Planning, and Strategic Operation through Various Market Design Strategies
Tid: On 2024-05-15 kl 10.00
Plats: Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/67779557414
Språk: Engelska
Ämnesområde: Elektro- och systemteknik Nationalekonomi
Respondent: Abolfazl Khodadadi , Elkraftteknik, KTH Royal Institute of Technology, Power and Electricity Market
Opponent: Principal Research Scientist Audun Botterud, Massachusetts Institute of Technology (MIT)
Handledare: Professor Lennart Söder, Elkraftteknik
QC 20240415
Abstract
De befintliga partihandelsmarknaderna för el i nordiska länder spelar en avgörande roll för att säkerställa den planerade balansen mellan utbud och efterfrågan. Dock garanterar dessa marknader inte driftsäkerheten i realtid för elsystemet. Detta ansvar åligger transmissionsnätsoperatören (TSO), som balanserar konsumtion och produktion i realtid för att upprätthålla ett säkert tillstånd.
För att ta itu med dessa frågor har en serie forskningsstudier genomförts i denna avhandling för att fördjupa sig i detaljerna i de nordiska balansmarknaderna och föreslå strategier för att förbättra deras effektivitet och effektivitet. Dessa studier har genomförts kring vattenkraftverk som de huvudsakliga produktionskällorna i de nordiska elmarknaderna. Studierna erkänner de potentiella fördelarna med mångsidiga balansmarknader och ökad handel med flexibla resurser med Kontinentaleuropa.
Dessutom kastar forskningsresultaten ljus över de optimala budgivningsstrategierna för vattenkraftverk (HPP) på dagsmarknaden för energi och manuell marknad för återställning av frekvensreserver (mFRR). HPP spelar en avgörande roll som en flexibel energikälla, och deras deltagande på dessa marknader kräver noggrann planering och beslutsfattande. Studierna tar hänsyn till olika faktorer såsom marknadsregler, mFRR-kapacitetsmarknad, framtida elpriser och påverkan av aktiv tidsduration för erbjudanden på balanseringsenergimarknaden på intäktsgenerering. Denna inkludering ger en mer realistisk intäktsportfölj för operatörerna baserat på möjligheten att inte bli dispatchade på balansmarknaden.
Forskningen utforskar även konceptet med flexibla stokastiska schemaläggningsstrategier på energimarknader dominerade av vattenkraft. Genom att beakta dagsmarknaden för energi, mFRR-marknaden och interaktionen mellan olika marknadsuppsättningar. Dessa strategier ger den nödvändiga flexibiliteten för både planerings- och driftsskedena. Målet är att maximera vinsterna för vattenkraftsenheterna samtidigt som man adresserar alternativkostnaden för att spara vatten och uppfylla de mFRR-kapacitetskrav som TSO ställer. Deltagande i nya marknadsuppsättningar är ett alltmer intressant ramverk för operatören efter den senaste introduktionen av dessa marknader och resultaten från detta avsnitt hjälper dem att forma mer lönsamma beslutsramar för sina tillgångar.
Dessutom diskuteras den optimala strategiska portföljbedömningen av HPPs i en multiuppgörelsemarknad. Med tanke på de ökande elpriserna och den växande penetrationen av förnybara energiresurser utnyttjar dessa studier bilevel programmeringsproblem för att modellera det strategiska beteendet hos HPPs på dagsmarknaden och marknaden för frekvensbehållningsreserver. De föreslagna tillvägagångssätten syftar till att förbättra beslutsprocesserna, främja marknadseffektiviteten och möjliggöra effektiv förvaltning av tillgångar i ett dynamiskt och utvecklande energilandskap för att fatta mer informerade multi-marknadshandelsbeslut.
Forskningen undersöker också dimensioneringen av frekvensåterställningsreserver i ett flerområdessystem för kraft, specifikt med fokus på det nordiska fallstudien. Genom att anta en sekventiell dimensioneringsmetodologi och använda chansbegränsad optimering, allokerar studierna reserver baserat på systembehov, optimerar linjeflöden och minskar de totala reservkraven. Resultaten belyser potentialen för att dela reserver mellan budområden i det nordiska synkronområdet, vilket bidrar till en mer effektiv och samordnad drift av kraftsystemet.
Slutligen har en grundlig undersökning genomförts för att bedöma effektiviteten av de nuvarande kontrakten för skillnad (contract-for-difference) som de huvudsakliga stödscheman för utvecklingen av nya förnybara energitillgångar. Fallstudier har genomförts för att kvantitativt demonstrera för- och nackdelar med olika förslag och ge nya ledtrådar för politiska beslutsfattare om deras framtida beslut.