Applications of bilevel optimization in energy and electricity markets

Abstract

Desde el inicio del proceso de liberalización del sector energético y la llegada de los mercados eléctricos, la toma de decisiones se ha alejado de los planificadores centralizados y se ha convertido en responsabilidad de muchas entidades diferentes como operadores de mercado, empresas privadas de generación, operadores de sistemas de transmisión y muchas más. más. La interacción y la secuencia en la que estas entidades toman decisiones en marcos de mercado liberalizados han llevado a un renacimiento de los juegos tipo Stackelberg denominados problemas binivel, que capturan la jerarquía natural en muchos procesos de toma de decisiones en los sistemas de poder. Este capítulo tiene como objetivo demostrar los conocimientos cruciales que pueden proporcionar estos modelos y proporcionar una visión general amplia de la plétora de aplicaciones de la programación de dos niveles en los mercados de la energía y la electricidad. Finalmente, se incluye un ejemplo numérico con fines ilustrativos.Ever since the beginning of the liberalization process of the energy sector and the arrival of electricity markets, decision making has gone away from centralized planners and has become the responsibility of many different entities such as market operators, private generation companies, transmission system operators and many more. The interaction and sequence in which these entities make decisions in liberalized market frameworks have led to a renaissance of Stackelberg-type games referred to as bilevel problems, which capture the natural hierarchy in many decision-making processes in power systems. This chapter aims at demonstrating the crucial insights that such models can provide, and at providing a broad overview of the plethora of the applications of bilevel programming in energy and electricity markets. Finally, a numerical example is included for illustrative purposes.