تحلیل رقابت و ثبات در بازارهای برق با استفاده از نظریه کنترل

دو مدل رقابتی در تحلیل بازارهای برق در نظر گرفته شده است: مدل های کورنو و مدل های تابع عرضه خطی (LSF). در حالت اول، فرض می شود که پیشنهاد عرضه به شکل کمیتی است که نشان دهنده مقدار انرژی است که هر ژنراتور می خواهد به بازار ارسال کند. در چارچوب دوم، در عوض، پیشنهاد به شکل یک تابع خطی است که مقدار را به قیمت نسبی که تولیدکنندگان مایل به فروش انرژی به آن هستند، مرتبط می کند. در هر دو مورد، مساله با استفاده از نظریه کنترل بهینه حل می شود و رویکرد مورد استفاده یک سان است. اول، یک سیستم حلقه بسته پویا به منظور مدل سازی رقابت بازارهای برق ساخته می شود، که در آن هر ژنراتور قصد دارد سود خود را در دور مناقصه بعدی بهینه کند. سپس، یک استراتژی بهینه با هدف به حداکثر رساندن سود فردی در یک افق طوالنی تر ایجاد می شود. این استراتژی چندمرحله ای به صورت تحلیلی در چارچوب کورنو و به صورت عددی در مدل رقابت LSF، یعنی از طریق استفاده از الگوریتم تقریب تصادفی اغتشاش همزمان (SPSA) بدست می آید. شبیه سازی های انجام شده نشان می دهد که یک مولد می تواند سود خود را با به کارگیری استراتژی چندمرحله ای در چارچوب های Cournot و LSF افزایش دهد. از سوی دیگر، تجزیه و تحلیل پیامدهای اجتماعی مناقصه استراتژیک نتایج متفاوتی را در دو مدل رقابت ارایه می دهد. در چارچوب کورنو، جامعه زمانی سود می برد که مولدها استراتژیک تر شوند. در عوض، در مدل رقابت LSF، رفاه اجتماعی زمانی کاهش می یابد که بازیکنان به صورت استراتژیک تر پیشنهاد دهند. علاوه بر این، تحلیل حساسیت به منظور ارزیابی اثرات تغییرات در تقاضای بازار هم بر مولدهای فردی و هم بر جامعه انجام می شود. نتایج این تحلیل این واقعیت را تایید می کند که بازاری با کشش بالاتر تقاضا، امکان بهره برداری مولدها از قدرت بازار خود را محدود می کند؛ بنابراین، تاثیر مثبتی بر جامعه دارد. علاوه بر این، تحلیل ها در یک چارچوب قطعی، هدف کار توسعه نسخه های تصادفی از این مدل ها است. سیستم های دینامیک حلقه بسته به منظور در نظر گرفتن تولید نیروی باد اصلاح می شوند، که عدم قطعیت را به سیستم می آورد. سپس، استراتژی های بهینه با هدف به حداکثر رساندن انتظار سود در طول روزهای بیشتر توسعه می یابند. یک بار دیگر، راحتی تغییر به استراتژی چندمرحله ای در هر دو مدل رقابت برای مولدها نشان داده می شود، در حالی که یک سود برای جامعه، دوباره، تنها در چارچوب کورنو تایید می شود. مدل های تصادفی همچنین امکان ارزیابی پیامدهای معرفی نیروی باد در بازارهای تولید برق را فراهم می کنند. نتایج به دست آمده در هر دو چارچوب کورنو و LSF نشان می دهد که تغییر به تولید برق بادی برای ژنراتورها، از نظر افزایش سود فردی مناسب است. علاوه بر این، نشان داده شده است که جامعه نیز از این تغییر به تولید برق بادی، از نظر کاهش قیمت سیستم و افزایش رفاه اجتماعی سود می برد.

کلیدواژه ها:

بازارهای برق ، نظریه کنترل ، رقابت و ثبات