EXAMENSARBETE I ELEKTROTEKNIK 300 HP, AVANCERAD NIVÅ STOCKHOLM, SVERIGE 2016 An Economical & Technical Study of the Participation of a Virtual Power Plant on the Swiss Balancing Market WRITTEN IN COLLABORATION WITH SWISSELECTRICITY ROMAIN BOURDETTE KTH KUNGLIGA TEKNISKA HÖGSKOLAN SKOLAN FÖR ELEKTRO- OCH SYSTEMTEKNIK TRITA EE 2016:018 www.kth.se BACKGROUND STUDY - - - - - ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ πππ + πππ β π ππ,πππ πΌπ,π π ππ,πΈ πΌπ,π π‘ππ+,πππ πΌπ,π π‘ππ+,πΈ πΌπ’πππ‘ π β+ π ββ π ππ ππ+ π ¤/MWh ππ ππβ π ¤/MWh ππ‘ππ+,πΈ π,πππ ¤ ππ‘ππβ,πΈ π,πππ ¤ ππ ππππππ‘πππ π + πΈπ,π‘ππ + πΈπ,π‘ππ - π ππ,πππ πΌπ‘ππ‘ππ = β β π ππ,πππ πΌπ,π π=π’πππ‘π ππ π=πππ€ππ ππππ‘πππππ πππππ ππππππ πππππππ π ππ,πππ πΌπ,π = { max (ππ ππ,πππ × ππ (ππ ππ,πππ )) | ππ ππ,πππ < πππππππππ π ππ } πΌ π ππ,πππ ππππ π‘ππ+,πππ πΌπ,π‘ππ‘ππ = π‘ππ+,πππ β πΌπ,π π=πππππ ππππππ π πππΈ πΌπ‘ππ‘ππ = β β π ππ.πΈ πΌπ,π π=π’πππ‘π ππ π=πππ€ππ ππππ‘πππππ ππππππ πππππ’ππ. ππ πππ π¦πππ π ππ,πΈ π ππ+ π ππβ ) πΌπ,π = (1 β π β (ππ + ππππππ‘πππ ))(πππ + ββ+ + πππ β βββ π β ππ π β ππ β+ π ββ π π+π ππ,π ππ ππππππ‘πππ πβπ ππ,π π‘ππ πΌπ‘ππ‘ππ = β π‘ππ+,πΈ πΌπ,π β π’=π’πππ‘π ππ π=ππππππ¦ ππππππ ππππ‘πππππ πππππ’πππππππ ππ πππ π¦πππ π + π‘ππ+,πΈ π‘ππ+,πΈ ππππ‘πππ )) πΌπ,π = β(ππππππ£πππ¦+ (ππ‘ππ+,πΈ π,πππ ) β ππ,πππ ) β ππ β π β (1 β π β (ππ + ππ πππ ππ‘ππ+,πΈ π,πππ π ππππ‘πππ ππππππ£πππ¦ (ππ‘ππ+,πΈ π,πππ ) ππππππ£πππ¦ ππππππ£πππ¦+ (ππ‘ππ+,πΈ π,πππ ) + β + β + β + β πΆπ’πππ‘ π (πΈπ‘ππ , πΈπ‘ππ , πΈπ ππ , πΈπ ππ ) = ππΆ(πΈπ‘ππ , πΈπ‘ππ , πΈπ ππ , πΈπ ππ ) + πΉπΆ + πΈπ,π ππ + πΈπ,π‘ππ β πΈπ,π ππ β πΈπ,π‘ππ + πΈπ,π‘ππ = β β π=πππ ππ‘ππ£π π‘πππ‘ππππ¦ ππππππ¦ ππππππ πππππ’πππππππ ππ πππ π¦πππ ππππ‘πππ + + ππππππ£πππ¦ (ππ‘ππ π,πππ ) β π β ππ πππ=πππ ππ’ππ‘πβπππ£ππ ππππ ππππ‘πππ β β πΈπ,π‘ππ = β β ππππππ£πππ¦ (ππ‘ππβ π,πππ ) β π β ππ π πππ + + β β πΈ± = πΈπ‘ππ + πΈπ ππ + πΈπ ππ + πΈπ‘ππ + + πΈπ‘ππ , πΈπ ππ >0 β β πΈπ ππ , πΈπ‘ππ <0 + πΈπ‘ππ = +1 ππβ. β πΈπ‘ππ = β 1 ππβ. πΉπΆ = πΆπππ£ππ π‘ππππ‘ + βπΆπππππ‘ππππ + β + β ππΆ(πΈπ‘ππ , πΈπ‘ππ , πΈπ ππ , πΈπ ππ ) + = βπππππ,π π’ππππππ (πΈ± ) β βπππππ,ππ’ππβππ ππ (πΈ± ) + βπΆππ’ππ (πΈ± )) + πΆπ π‘πππ‘βπ’π (πΈπ‘ππ ) βπππππ,π π’ππππππ = ππ π’ππππππ × (βπΈ πππ‘π’ππ + πΈ πππ πππππ ) = ππ π’ππππππ × (βπΈ± ) ππ π’ππππππ βπππππ,π π’ππππππ πΈ± < 0) πΈ± > 0 βπππππ,ππ’ππβππ ππ (πΈ± ) = πππ’ππβππ ππ × (πΈ πππ‘π’ππ β πΈ πππ πππππ ) βπππππ,π π’ππππππ < 0 πππ’ππβππ ππ βπππππ,ππ’ππβππ ππ = πππ’ππβππ ππ × (πΈ± ) πΈ± < 0) βπΆππ’ππ (πΈ± ) = πππ’ππ × πΈ± + πΈπ‘ππ 1 × ) × ππ π‘πππ‘βπ’π π + 1.5 π‘ππ‘ππ ππ’πππ‘πππ ππ πππππ£πππ¦ = πππ ( ) 1.5 × ππ π‘πππ‘βπ’π β ππ ππ π π‘πππ‘π’π × ππ π‘πππ‘βπ’π ββπππππ,ππ’ππβππ ππ > 0 πππ’ππ + ) πΆπ π‘πππ‘βπ’π (πΈπ‘ππ = πππ ( ππ π‘πππ‘βπ’π + πΈπ‘ππ ππΆπΊ1 = βπΆππ’ππ + βπππππ,π π’ππππππ + + πΆπ π‘πππ‘βπ’π (πΈπ‘ππ ) βπππππ,π π’ππππππ ππΆπΊ2 = βπΆππ’ππ β βπππππ,ππ’ππβππ ππ ππΆπΏ1 = 0 βπππππ,π π’ππππππ = 0 ππΆπΏ2 = βπππππ,π π’ππππππ - - ΞΌ = 10 Portfolio: List of participating units Simulation Market Data Forecast method Bidding processes Bid acceptance processes π‘ππ+,πππ πΌπ,π‘ππ‘ππ = β π‘ππ+,πππ πΌπ,π = β (πππππππ€πππππ¦ ππππ + β πππππππππππ¦ ππππ ) π=πππππ ππππππ π€ππππ ππππππ Delivery calls models β+ π ββ π ππ ππ+ π ππ ππβ π β+ π ββ π ππππππ£πππ¦ ππΈπππππ¦ ππΈπππππ¦ (π) = π΄ β π βπβπ β ππππππ£πππ¦ (ππΈπππππ¦ ) = β 1 π β ln ( ) π π΄ β 40 β¬/ππβ Market revenue from the delivery of control energy β 40 β¬/ππβ - - ππππππ£πππ¦ ππΈπππππ¦ ππππππ£πππ¦ (ππΈπππππ¦ ) = β 1 π β ln ( ) π π΄ - - β€ = β€ β€ > > - - - . Bidding Strategy XX X XX XX XX XX X X X X X X XX X X XX XX X XX X XXX XX XX XX X XX XX X X X XX Bidding Strategy XX XXX X XXX X XX X X XXX XX XX XX X XX XX X XX XX X X X X X XX X X X X XX X X X X X X X Bidding Strategy X X X X XX XX X XX X - π π₯π‘ = π + β ππ π₯π‘βπ π=1 ππ π π₯π‘ = π + β ππ .π π₯π‘βπ .π π=1 ππ π΄π (3) + ππ΄π 52 (1) βΆ π₯Μπ‘ = π1 π₯π‘β1 + π2 π₯π‘β2 + π3 π₯π‘β3 + π52 π₯π‘β52 π΄π (1) + ππ΄π 6 (2) βΆ π₯Μπ‘ = π1 π₯π‘β1 + π6 π₯π‘β6 + π12 π₯π‘β12 MWh/MW/week 25 20 Ξ±i + (MWh/MW/week) Ξ±i - (MWh/MW/week) 15 10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 Week 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51
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