Ένταξη μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με μικτό ακέραιο μη-γραμμικό προγραμματισμό

Abstract

Τις δύο τελευταίες δεκαετίες έχουν γίνει προσπάθειες σε όλο τον κόσμο αλλά και στην Ελλάδα για την απελευθέρωση των αγορών ηλεκτρικής ενέργειας. Στις μέρες μας, η απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας, δηλαδή η μετάβαση από τα παραδοσιακά μονοπώλια στις ανταγωνιστικές αγορές, έχει γίνει πραγματικότητα. Ένας σημαντικός παράγοντας στην απελευθερωμένη αγορά είναι η διαδικασία της ένταξης των μονάδων, καθώς, διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στον καθημερινό σχεδιασμό της λειτουργίας των ηλεκτρικών συστημάτων ισχύος, αλλά και διαμορφώνει παράλληλα τους οικονομικούς συσχετισμούς μεταξύ των παραγόντων εκείνων που δραστηριοποιούνται μέσα στα πλαίσια της νέας αγοράς. Στο μονοπωλιακό περιβάλλον στο παρελθόν, η ένταξη των μονάδων χρησιμοποιούταν για τον προγραμματισμό των μονάδων παραγωγής, προκειμένου να ελαχιστοποιηθεί το συνολικό λειτουργικό κόστος της παραγωγής, ικανοποιώντας περιορισμούς, όπως η ζήτηση ενέργειας και η εφεδρεία. Στο απελευθερωμένο περιβάλλον, από την άλλη πλευρά, η ένταξη των μονάδων έχει γίνει περισσότερο περίπλοκη και ανταγωνιστική. Εφαρμόζεται από κάθε επιχείρηση παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, ονομάζεται ένταξη μονάδων παραγωγής με βάση το κέρδος και αφορά στη βελτιστοποίηση των μέσων παραγωγής με στόχο τη μεγιστοποίηση του κέρδους της επιχείρησης. Ως εκ τούτου, η τιμή πώλησης της ηλεκτρικής ενέργειας αποτελεί σημαντικό παράγοντα στη διαδικασία λήψης αποφάσεων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται επίλυση του προβλήματος της ένταξης των μονάδων στην απελευθερωμένη αγορά με τη χρήση μικτού ακέραιου μη γραμμικού προγραμματισμού. Το μαθηματικό μοντέλο του προβλήματος εφαρμόστηκε στο περιβάλλον του GAMS. Όλοι οι συνήθεις περιορισμοί των μονάδων παραγωγής λαμβάνονται υπόψη. Παρουσιάζονται εφαρμογές της μεθόδου σε συστήματα που διαθέτουν μέχρι 50 μονάδες παραγωγής και γίνεται σχολιασμός των αποτελεσμάτων.

During the last two decades there have been efforts both around the world and in Greece for the liberalization of electricity markets. Nowadays, the transition from traditional monopolies to competitive markets has become a reality. An important factor in the liberalized market is the unit commitment, as it not only plays an important role in the daily planning of the operation of electric power systems, but also creates economic relations between the actors that operate within the new market. In the monopolistic environment of the past, Unit Commitment (UC) was used for the planning of production units in order to minimize the overall operating cost of production, satisfying constraints such as energy demand and reserve. In a liberalized environment, on the other hand, UC has become more complex and competitive. It is known as Price-based Unit Commitment (PBUC), it is applied by the Generation Companies (GENCO’s) and it concerns the optimization of the means of production in order to maximize the profit of the business. Therefore, electricity prices are an important factor in the decision making process. The present thesis is solving the problem of the PBUC by using Mixed Integer Nonlinear Programming. The mathematical model of the problem, was solved under GAMS environment. All the usual constraints of generating units are taken into account. Also, the thesis presents applications of the method for GENCO’s with up to 50 production units as well as it discusses the obtained results.