Pumped hydroelectricity storage modeling in long term oriented studies of the secondary regulation market in the spanish electricity system

Abstract

La predicción del comportamiento de los mercados de servicios complementarios es vital para la actividad económica de las compañías eléctricas. Estos mercados representan una fuente de incertidumbre en el precio final de la electricidad, al estar sujetas a cambios regulatorios, estrategias de la competencia, desarrollo tecnológico y la climatología, entre otros factores. De ahí la necesidad de contar con modelos de predicción de los parámetros más cruciales que componen este mercado. Partiendo de la base de un modelo ya existente, el presente proyecto final de máster está orientado al modelado de recursos de turbinación y bombeo para almacenamiento de energía con el mayor detalle posible, y su incorporación a las predicciones del mercado de banda, permitiendo evaluar la capacidad de estos recursos para proporcionar reservas de regulación secundaria en el sistema eléctrico español. Varios algoritmos han sido desarrollados para validar y desagregar el programa provisional obtenido de los mercados anteriores al de banda en la secuencia de mercados del sistema español, así como para calcular ciclos de turbinación y bombeo, para incorporar recursos de turbinación forzados a la curva de oferta de Endesa, y para distribuir la banda ofertada entre los recursos que han sido casados tras el cierre del mercado. Adicionalmente, este proyecto final de master está dedicado a la documentación del modelo, de forma que futuros desarrollos del mismo puedan utilizar este documento como referencia. Los resultados obtenidos han sido satisfactorios, y los objetivos principales del proyecto han sido cumplidos. Los resultados muestran un incremento en la participación de recursos de turbinación y bombeo en comparación con el modelo ya existente, y la minuciosa validación realizada muestra cómo las predicciones obtenidas acerca del mercado de banda tienen un alto nivel de precisión.

Forecasting the behavior of ancillary services markets is crucial for the economic activity of utilities. These markets represent a major source of uncertainty for the final electricity price, as they are subject to regulatory policies, competitors’ strategies, technology development, climatology, among many other factors. Therefore the need of models for obtaining long-term oriented forecasts of the most crucial parameters that form this market. Taking an existing forecasting model, the present Master’s Thesis is focused on modeling pumped hydroelectricity storage (PHES) resources to the highest possible degree of detail, and their incorporation to the forecasts, allowing to evaluate their capability of providing secondary band to the Spanish electricity system. A number of algorithms have been developed for validation and disaggregation of the provisional program obtained from the previous markets in the Spanish daily sequence, for calculating turbining-pumping cycles, for incorporating additional (forced) PHES resources to Endesa’s supply curve, and for adjusting the offered band among those resources that have been accepted after the market clearing to participate in the secondary reserve provision. Additionally, this Master’s Thesis is committed to the documentation of the model so that future developments may be made taking this work as a reference document. The obtained results were satisfactory, as the main objectives of the thesis have been fulfilled. The results show an increase in the participation of PHES resources compared to the reference model, and very accurate forecasts of the secondary regulation reserves market are reached, as concluded by a thorough validation processes.