Análisis de mercados eléctricos interconectados con restricciones de red

Abstract

Tras la liberalización del sector eléctrico y la creación de mercados nacionales, ha tomado cada vez más importancia la integración de estos mercados eléctricos en mercados regionales. La capacidad de interconexión entre estos mercados suele ser limitada y es habitual que ocurran congestiones. Los dos mecanismos para gestionar estas congestiones que más se han debatido en la literatura son las subastas implícitas y las explícitas. En esta tesis, además de los dos anteriores, se analiza también un mecanismo de gestión de congestiones híbrido, con características intermedias entre las subastas implícitas y explícitas. En la integración de los mercados, el diseño elegido para gestionar las congestiones afecta al comportamiento estratégico de los agentes. Es importante tener en cuenta que las interconexiones no sirven sólo para exportar energía sino también, de forma quizá más significativa, competencia (típicamente medida como elasticidad). Otro factor que afecta de forma decisiva al equilibrio de mercado es la forma en que los agentes anticipan el resultado de sus acciones. Una forma habitual de representar la racionalidad de los agentes es mediante conjeturas de respuesta del precio. En esta tesis se han considerado dos tipos de racionalidad por parte de los generadores: Una en la que mediante su conjetura los generadores anticipan completamente el efecto de sus acciones en el precio de la energía y otra en la que solo anticipan de forma parcial este efecto mediante sus conjeturas, por lo que precisan completarla por otros medios. Una de las contribuciones del trabajo desarrollado durante esta tesis es considerar que las conjeturas de respuesta del precio son función del estado de la red. Como consecuencia, el problema de la representación del comportamiento estratégico presenta discontinuidades cuando la red cambia de estado. El tratamiento de este problema es otra de las principales contribuciones de esta tesis. Todos los modelos y algoritmos propuestos se han validado en un caso estudio de tamaño realista.

Following the liberalization of the electricity sector and the creation of national markets has become increasingly important to integrate these electricity markets in regional markets. Interconnection capacity between these markets is often limited and regularly occurring congestion. The two mechanisms for managing these congestions that have been more discussed in the literature are implicit and explicit auctions. In this thesis, in addition to the previous two, it is also analyzed a hybrid mechanism for congestion management with intermediate characteristics between implicit and explicit auctions. In the integration of markets, the design chosen to manage congestion affects agents’ strategic behavior. It is important to note that interconnections do not serve only to export energy but also, perhaps more significantly, competition (typically measured as elasticity). Another factor affecting decisively to market equilibrium is the way the agents anticipate the outcome of their actions. A common way to represent rationality of agents is by conjecture price responses. This thesis considers two types of rationality by generators: One in which generators fully anticipate the effect of their actions on the price of energy and another in which they only partially anticipated this effect by means of their conjectures, and therefore they require complete it by other means. One of the contributions of the work developed during this thesis is to consider that the conjecture price responses are based on the state of the network. As a result, the problem of representing the strategic behavior shows discontinuities when the network state changes. The treatment of this problem is another major contribution of this thesis. All the proposed models and algorithms have been validated in a case study of realistic size.