Trabajo de grado - Pregrado
Market equilibrium analysis considering electric vehicle aggregators and wind power producers without storage capabilities
Fecha
2019Registro en:
instname:Universidad de los Andes
reponame:Repositorio Institucional Séneca
Autor
Díaz Caballero, Óscar Andrés
Institución
Resumen
This document is devoted to analyze market equilibrium solutions when new market agents, such as renewable/intermittent producers, elastic demands and electric vehicles, are exposed to time-varying Locational Marginal Prices in the context of a competitive electricity market. We consider three main features for these market agents: Load demands are deemed to be elastic, being fully responsive to price changes Renewable-based producers, such as wind farms are not dispatchable in real power and deprived of storage capabilities. Electric-vehicle retailers --defined as EV aggregators-- are able to manage charge-discharge pattern of EV's batteries in order to enhance daily profits due to energy traded in the wholesale electricity market. After a brief discussion about different economic equilibrium models in power systems (Perfect competition, Nash-Cournot, Stackelberg and Monopoly), two economic equilibrium models are studied in detail. First, we analyze the perfect competition solution driven by a benevolent planner in which real and reactive power dispatches as well as the battery charge-discharge schedule aims to maximize the global social welfare. Secondly, we also address the monopolistic solution where the total profit of EV aggregators and renewable generators are maximized considering that both producers belong to the same firm. Solutions were obtained using a multi-period alternating current optimal power flow (AC-OPF) formulation in which nodal reactive power injections can be modified by renewable generators and EV aggregators in order to shift the locational marginal prices to their own benefit. The 24-hour AC-OPF was stated as the maximization problem subject to active and reactive power equilibrium equations as well as battery capacity constraints. The perfect competition and monopolistic system models were applied to an illustrative 3-node test system. Optimization problems were solved using MATLAB's fmincon optimization tool. "Este documento está dedicado a analizar las soluciones de equilibrio del mercado cuando nuevos agentes del mercado, como los productores renovables (intermitentes), las demandas elásticas y los vehículos eléctricos, están expuestos a LMP que varían en el tiempo utilizando un contexto de mercado eléctrico competitivo. Consideramos tres características principales para estos agentes de mercado: Las demandas se consideran elásticas, respondiendo a los cambios de precios. Los productores basados en fuentes renovables, como los parques eólicos, no pueden ser despachados y están privados de almacenamiento. Los vehículos eléctricos, definidos como agregadores de EV, pueden administrar el patrón de carga y descarga de las baterías para mejorar las ganancias. Después de una breve discusión sobre los diferentes modelos de equilibrio económico en los sistemas de energía (competencia perfecta, Nash-Cournot, Stackelberg y Monopolio), se estudian en detalle dos modelos de equilibrio económico. Primero, analizamos la solución de competencia perfecta impulsada por un planificador benevolente en el que los despachos de potencia activa y reactiva, así como el patrón de carga y descarga de la batería, tienen como objetivo maximizar el bienestar social. En segundo lugar, abordamos la solución monopolística donde se maximiza el beneficio total de los agregadores de EV y los generadores renovables, considerando que ambos productores pertenecen a la misma empresa. Las soluciones se obtuvieron utilizando una formulación de flujo de potencia óptimo AC de múltiples períodos (AC-OPF) en la que las inyecciones de potencia reactiva nodal pueden ser modificadas por generadores renovables y agregadores de EV para cambiar los precios marginales para su propio beneficio."--Tomado del Formato de Documento de Grado.