Portfolio οptimization of electricity and natural gas supply of vertically integrated electric utility

Abstract

Η εργασία αυτή παρουσιάζει ένα μη γραμμικό μοντέλο προγραμματισμού το οποίο αποτελείτε από δύο μέρη. Το μοντέλο επιλύθηκε στο περιβάλλον GAMS (General Algebraic Modeling System) χρησιμοποιώντας τον IPOPT solver. Το πρώτο μέρος αποτελεί ένα Dynamic Economic Dispatch (DED) μοντέλο το οποίο προσομοιάζει την αγορά ηλεκτρικής ενέργειας της επόμενης ημέρας υπολογίζοντας το βέλτιστο προγραμματισμό παραγωγής μεταξύ των μονάδων που συμμετέχουν στη διαδικασία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Το δεύτερο μέρος του μοντέλου αποτελεί ένα οικονομετρικό μοντέλο το οποίο υπολογίζει τη βέλτιστη τιμή πώλησης ηλεκτρικής ενέργειας και φυσικού αερίου στη λιανική αγορά σε καταναλωτές οι οποίοι ανταποκρίνονται σε αλλαγές τις τιμής. Το μοντέλο που παρουσιάζει αυτή η εργασία εφαρμόζεται σε μια καθετοποιημένη εταιρεία η οποία παράγει ηλεκτρική ενέργεια από μια μονάδα η οποία χρησιμοποιεί ως καύσιμο φυσικό αέριο και δραστηριοποιείται στη λιανική αγορά ηλεκτρικής ενέργειας και φυσικού αερίου. Με σκοπό τον υπολογισμό της επίδρασης της τιμής του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) στο κέρδος που παρουσιάζει η εταιρεία από τις δραστηριότητες της στην χονδρική αγορά, εφαρμόζονται τρία σενάρια στο πρώτο μέρος του μοντέλου εξετάζοντας διαφορετικές τιμές CO2. Ομοίως, στο δεύτερο μέρος του μοντέλου εφαρμόζονται τρία διαφορετικά σενάρια τα οποία εξετάζουν την επίδραση που έχουν διαφορετικές τιμές i) της συνολικής ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας και φυσικού αερίου αλλά και ii) της ελαστικότητας ζήτησης των καταναλωτών, στην απόδοση της εταιρείας. Το ενοποιημένο μοντέλο υπολογίζει την βέλτιστη τιμή πώλησης ηλεκτρικής ενέργειας και φυσικού αερίου στους τελικούς καταναλωτές αλλά και το βέλτιστο προγραμματισμό για την αγορά ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ των αγορών της επόμενης ημέρας και ενδοημερήσιας, με σκοπό η επιχείρηση να μεγιστοποιήσει τα κέρδη της. Τα πρώτα αποτελέσματα δείχνουν πως οι τιμές πώλησης παραμένουν σταθερές καθ’ όλη τη διάρκεια του 24ώρου. Οι σταθερές αυτές τιμές καθορίζονται από την εταιρεία ώστε να μεγιστοποιήσουν τα κέρδη της όταν αυτές τεθούν στο μέγιστο επιτρεπτό όριο. Ακόμη, τα αποτελέσματα αναδεικνύουν τη σύνδεση μεταξύ του συνολικού κέρδους της εταιρείας και της τιμής του διοξειδίου του άνθρακα. Η εταιρεία εμφανίζει συνολικά κέρδη της τάξης των €17.3 εκατ. κατά μέσο όρο για τα πιθανά σενάρια τα οποία εξετάστηκαν. Τα αντίστοιχα έσοδα είναι της τάξης των €143.4 εκατ. ενώ τα συνολικά κόστη είναι €126.2 εκατ. Το ενοποιημένο μοντέλο που παρουσιάζεται αποτελεί μια βασική μελέτη και ένα εργαλείο για εταιρείες οι οποίες δραστηριοποιούνται τόσο στη χονδρική όσο και στη λιανική αγορά της ηλεκτρικής ενέργειας αλλά και του φυσικού αερίου. Περαιτέρω ανάλυση της συμπεριφοράς των καταναλωτών μπορεί να παρέχει χρήσιμες πληροφορίες για την επέκταση του μοντέλου αλλά και την εφαρμογή διαφορετικών στρατηγικών τιμολόγησης με σκοπό την προσέλκυση νέων πελατών και τη μεγιστοποίηση του κέρδους.