[۲۵]

ماکزیمم سازی سود ژنراتور در یک ساعت

قرارداد دو جانبه-تأمین بار شبک-

یک روش خطی غیر دقیق (SFE^[46])

عدم قطعیت در پیش بینی بار شبکه

روش مورد نظر در بازار برق تگزاس نتایج خوبی داشته است.

فصل سوم:

تعریف مسئله استراتژی بهینه قیمت دهی به صورت مفهومی و ریاضی

۳-۱- مقدمه

در فصل قبل مروری بر مطالات انجام شده در زمینه استراتژی بهینه قیمت دهی انجام شد. در این فصل با توجه به روش های پیشنهادی در مقالات مطالعه شده، روشی ارائه می شود که بتواند اهداف مورد نظر این تحقیق را پوشش دهد. پس از تجدید ساختار در صنعت برق در سالهای اخیر، نهادهای جدیدی در صنعت برق ایجاد شدند. همچنین نهادهای قدیمی نقش جدیدی پیدا کردند. مثلا ژنراتورها به عنوان تأمین کنندگان برق در بازار برق شرکت کرده و برق خود را می فروشند. بارها نیز به عنوان خریدران برق در بازار شرکت کرده و برق خود را از بازار خریداری می کنند. دراین راستا سود و زیان ژنراتورهای شرکت کننده در بازار تا حد زیادی به توانایی آنها در شناخت بازار بستگی دارد. پیشنهاد ژنراتورها به بازار برق تأثیر زیادی در سود نهایی آنها دارد. البته این تأثیر با توجه به نوع اجرای بازار متفاوت است اما در نهایت یک استراتژی خوب در پیشنهاد قیمت دهی به بازار می تواند سود یک تولید کننده را در بلند مدت به مقدار قابل توجهی افزایش دهد. حال اینکه هر ژنراتور چه حجم از انرژی را در چه قیمتی و در چند پله به بازار عرضه کند خود مسئله ای است که باید مورد توجه قرار گیرد. اگر قیمت پیشنهادی به بازار زیاد باشد ممکن است تولید کننده برنده نشود و فرصت فروش برق را از دست بدهد. همچنین اگر قیمت پیشنهادی پائین باشد ممکن است قیمت بازار پائین آمده و فرصت بدست آوردن سود بیشتر از دست برود. از طرفی برخی قیود فیزیکی مانند محدودیت تولید و محدودیت نرخ تغییرات خروجی ژنراتورها موجب می شود پیشنهاد تولید کنندگان در یک ساعت روی پیشنهاد آنها در ساعت بعد تأثیر بگذارد. زیرا اگر به قیود فیزیکی توجه نشود ممکن است ژنراتور توانایی عرضه مقدار توان برنده شده در بازار را نداشته باشد. لذا این گونه مسائل ایجاب می کند هر تولید کننده با برنامه ریزی و مطالعات دقیقی پیشنهاد خود را به بازار ارائه کند. در این فصل روشی برای پیشنهاد قیمت دهی به بازار در یک دوره ۲۴ ساعته ارائه می شود. این روش بسیاری از قیود و اهداف مورد نظر فروشندگان را در بر می گیرد.

۳-۲- دسته بندی مقالات

همانطور که در فصل دوم تحقیق بیان شده است ، مقالات مختلف پیشنهادات مختلفی در مورد حل مسئله پیشنهاد دهی بهینه به بازار ارائه کرده اند. روش های ارائه شده تفاوت ها وشباهتهایی با هم دارند به گونه ای که می توان آنها را از نظر شاخصهای مختلفی دسته بندی کرد. از لحاظ بعد زمانی تعریف مسئله رویکرد این مقالات در حل مسئله استراتژی قیمت دهی بهینه به دو دسته کلی تقسیم می شود:
الف ) برخی مقالات مسئله استراتژی قیمت دهی بهینه را برای تنها یک ساعت شبیه سازی کرده اند. بر این اساس هر تولید کننده در هرساعت تنها برای یک ساعت بعد خود تصمیم گیری کرده و پیشنهاد بهینه خود را در یک ساعت بعد به بازار ارائه می دهد. در این موضوع باید به این نکته توجه کرد که در دنیای واقعی این کار برای دو دسته تولید کنندگان قابل انجام است. دسته اول تولید کنندگانی که تأمین کننده بار پایه هستد و به دلیل قیود فیزیکی امکان تغییرات زیادی در خروجی آنها وجود ندارد.توان تولیدی این دسته از تولید کنندگان معمولا در حداکثر قرار دارد و تنها قیمت پیشنهادی به بازار را تنظیم می کنند. نیروگاه های هسته ای از این دسته تولید کنندگان به شمار می روند. دسته دوم تولید کنندگانی که توانایی تغییرات سریع در خروجی خود هستند و صرف نظر از اینکه چه مقدار توان در بازار برنده شوند خیلی سریع می توانند راه اندازی شده و به مقدار برنده شده برسند. نیروگاه های گازی از این دسته تولید کنندگان هستند.
در این مقالات مسئله با در نظر گرفتن قیود زیر حل شده است :
محدودیت تولید ژنراتورها
محدودیت تأمین بار شبکه
محدودیت رزرو
این دسته مقالات به دلیل اینکه بسیاری از قیود بین ساعتی مانند حداقل و حداکثر زمان لازم برای روشن یا خاموش شدن یک ژنراتور ویا محدودیت نرخ تغییرات خروجی را در نظر نمی گیرند مسئله ساده تری برای حل پیش رو دارند. از این رو مسئله را به صورت جزئ تر نسبت به دسته دوم تعریف کرده اند. در این مقالات بازیگران پیشنهاد خود را به بازار ارائه می دهند و پس از اجرای بازار، پیشنهاد یکی از بازیگران که مسئله قیمت دهی بهینه برای آن حل می شود اصلاح می شود و فرایند اجری بازار دوباره تکرار می شود.
تابع هدف در این مقالات حداکثر کردن سود یکی از کمپانی ها است که مسئله استراتژی قیمت دهی بهینه برای آن حل می شود. برای در نظر گرفتن رفتار متغیر سایر شرکت کنندگان در بازار، پیشنهاد قیمت سایر شرکت کنندگان به صورت توزیع نرمال در نظر گرفته شده است.
ب) برخی مقالات استراتژی قیمت دهی را برای یک بازه ۲۴ ساعته بیان کرده اند. این مقالات تعداد کمتری نسبت به دسته اول می باشند زیرا تعریف مسئله در یک دوره ۲۴ ساعته مشکلات زیادی ایجاد می کند و اغلب نمی توان تمامی قیود حاکم بر مسئله را در نظر گرفت. همچنین اجرای بازار در یک دوره ۲۴ ساعته و اصلاح استراتژی یکی از بازیگران تا زمان همگرایی، مدت زمان زیادی می طلبد و این امر نیز در گرایش بیشتر مقالات به سمت تعریف مسئله در یک دوره ۲۴ ساعته را کم کرده است.
در این مقالات مسئله با در نظر گرفتن قیود زیر حل شده است :
قید حد اقل و حداکثر تولید برای هر ژنراتور
تساوی بار و تولید پس از اجرای بازار
به دلیل در نظر گرفتن افق ۲۴ ساعته درنظر گرفتن رفتار غیر قابل پیش بینی برای تمامی بازیگران کار مشکلی است و ممکن است مسئله به جواب نرسد.
هدف اصلی در این تحقیق پیشنهاد دهی بهینه برای بازیگران در یک دوره ۲۴ ساعته است. لذا با توجه به مطالعات انجام شده دو راهکار زیر برای شبیه سازی مسئله پیشنهاد می شود:
الف) قیمت پیشنهادی به صورت یک عدد ثابت برای هر پله پیشنهادی به بازار در نظر گرفته می شود.به دلیل اینکه قیمت پیشنهادی سایر بازیگران پارامتری غیر قابل پیش بینی است، قیمت بازار به صورت پارامتری متغیر در نظر گرفته می شود. به عبارت دیگر عدم قطعیت در پیشنهاد سایر بازیگران، در قیمت بازار لحاظ می شود. در این حالت با توجه به اینکه تعداد بازیگران بازار به اندازه کافی در نظر گرفته می شود لذا قید تأمین بار شبکه و قید تأمین رزرو شبکه از مسئله حذف می شود. به عبارت دیگر فرض می شود در حضور سایر بازیگران این قیود رعایت می شوند.
ب) مسئله در یک بازه زمانی ۲۴ ساعته تعریف شود. قیمت پیشنهادی سایر بازیگران به صورت توزیع نرمال در نظر گرفته می شود. در این صورت در هر مرحله از اجرای بازار قیمت بازیگران به صورت رندم با توزیع نرمال تغییر می کند و با داشتن قیمت پیشنهادی سایر بازیگران، استراتژی پیشنهاد قیمت برای بازیگر مورد نظر تعیین می شود. این کار برای چندین نقطه مختلف ( مثلا ۵۰ نقطه) انجام می شود و در هر حالت قیمت بهینه پیشنهادی بازیگر مورد نظر تعیین می شود. سپس نتیجه نهایی برای استراتژی بهینه قیمت دهی به صورت یک توزیع نرمال با میانگین و واریانس برای بازیگر مورد نظر بیان می شود. این نتیجه شامل قیمت پیشنهادی در هر ساعت و سود کل در ۲۴ ساعت می باشد.
روش دوم روشی زمان بر است و خروجی آن نیز به صورت یک تابع با توزیع نرمال می باشد. همچنین در روش دوم لازم است بازار به تعداد زیادی اجرا شود تا مسئله به همگرایی خوبی برسد. اما در روش اول می توان قیود بیشتری مربوط به ژنراتور مورد نظر را به مسئله اضافه کرد و لذا در این تحقیق از روش اول برای شبیه سازی مسئله استراتژی قیمت دهی بهینه استفاده می شود. یعنی پیشنهاد سایر بازیگران در بازار لحاظ نمی شود در عوض قیمت بازار به صورت یک تابع با توزیع نرمال در نظر گرفته می شود.

۳-۳- بیان مسئله به صورت مفهومی

همانطور که در فصل اول تحقیق بیان شده است با تجدید ساختار در صنعت برق برخی مفاهیم جدید وارد صنعت برق شد که هر یک به دنبال بهینه سازی ساختار جدید صنعت برق بوده است. یکی از مسائل بیان شده استراتژی قیمت دهی بهینه است که به دنبال حداکثر کردن سود بازیگران بازار می باشد. هر تولید کننده با توجه به اینکه چه حجم از تولید خود را در چه قیمتی به بازار عرضه کند میزان سود آن متغیر است. پیشنهاد قیمت بالا ممکن است بازیگر را از مجموعه برندگان خارج کند و در این صورت تولید کننده در بازار برنده نمی شود. همچنین پیشنهاد قیمت پائین می تواند فرصت بدست آوردن سود بیشتر را از تولید کننده بگیرد . همچنین در صورتیکه بازیگر تمامی تولید خود را در یک پله به بازار پیشنهاد کند ریسک بزرگی مرتکب شده است زیرا اگر پله مورد نظر برنده نشود بازیگر تمامی فرصت تولید خود را از دست میدهد. لذا مسائلی از این قبیل موضوع استراتژی بهینه قیمت دهی رامطرح می کند. برای اینکه تعیین شود در هر ساعت هر بازیگر چه میزان تولید را در چه قیمتی و در چند پله به بازار عرضه کند باید مسئله ای بهینه سازی تعریف و حل شود.
هسته اصلی یک مسئله بهینه سازی از سه بخش عمده زیر تشکیل می شود :
مجهولات مسئله (متغیر های کنترلی مسئله)
تابع هدف مسئله
قیود مسئله

۳-۳-۱ مجهولات مسئله (متغیرهای کنترلی مسئله)

هر بازیگر می تواند پیشنهاد خود را در چند پله به بازار ارائه دهد. هر پله شامل قیمت و مگاوات می باشد. شکل زیر یک منحنی پیشنهاد یک ژنرتور به بازار را در ۳ پله نشان می دهد.

شکل ۳-۱: منحنی پیشنهاد به بازار در سه پله برای یک ژنراتور[۲۶]

مجهولات مسئله در این تحقیق شامل قیمت پیشنهادی به بازار است. در واقع با دانستن قیمت بهینه که بازیگر در صورت پیشنهاد دادن به بازار به حداکثر سود خود می رسد مسئله حل شده است. در این قسمت باید قیمت بهینه برای تمامی پله های پیشنهادی به بازار تعیین شود.مقدار مگاوات هر پله معلوم فرض می شود.

۳-۳-۲- تابع هدف مسئله