ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΩΝ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΣΥΜΦΟΡΗΣΕΩΝ ΣΤΗΝ ΕΥΡΩΠΗ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ-ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ-ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΩΝ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΣΥΜΦΟΡΗΣΕΩΝ ΣΤΗΝ ΕΥΡΩΠΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Αναγνωστοπούλου Αγγελική Χονδρός Ιωάννης Επιβλέπων Καθηγητής: Μπίσκας Παντελής Θεσσαλονίκη,

2 1

3 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η μελέτη και η ανάλυση των μεθοδολογιών διαχείρισης των συμφορήσεων στην Ευρώπη. Αναλύονται λεπτομερώς τα δύο μοντέλα που χρησιμοποιούνται από τους διαχειριστές του συστήματος μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας σε ευρωπαϊκό επίπεδο και παρουσιάζεται η μεταξύ τους σύγκριση. Η εκπόνηση της εργασίας εντάσσεται σε μία γενικότερη προσπάθεια του Εργαστηρίου Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Α.Π.Θ να καταγράψει τη λειτουργία των μεθοδολογιών διαχείρισης των συμφορήσεων στην Ευρώπη. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια ιστορική αναδρομή των αγορών ηλεκτρικής ενέργειας στην Ευρώπη, καταγράφοντας το θεσμικό πλαίσιο που συνόδευσε την προσπάθεια δημιουργίας μιας ενιαίας ευρωπαϊκής αγοράς. Στην συνέχεια, γίνεται μια παρουσίαση των μεθοδολογιών που χρησιμοποιούν οι διαχειριστές των συστημάτων μεταφοράς ανά την Ευρώπη. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναλυτική μελέτη του μοντέλου Μέγιστης Μεταφορικής Ικανότητας. Καταγράφονται οι ορισμοί των απαραίτητων μεγεθών που χρησιμοποιούνται από τον αλγόριθμο επίλυσης και στην συνέχεια μέσω κώδικα και παραδειγμάτων αναλύονται οι αρχές λειτουργίας της μεθόδου. Στο τρίτο κεφάλαιο δίνεται η θεωρητική προσέγγιση της μεθόδου Φορτίου Ροής, όπου παρουσιάζονται οι γενικές αρχές της μεθόδου καθώς και τα ενδεχόμενα μειονεκτήματα και ρίσκα που αυτή θα επιφέρει. Αναφορά γίνεται και στις δύο επιμέρους προσεγγίσεις στις οποίες διαχωρίζεται το συγκεκριμένο μοντέλο, το «διαισθητικό» και το «απλό» μοντέλο Φορτίου Ροής. Στο τέταρτο κεφάλαιο ακολουθεί η πρακτική προσέγγιση της μεθοδολογίας Φορτίου Ροής. Αρχικά, παρουσιάζονται οι ορισμοί και οι υπολογισμοί των απαραίτητων για την υλοποίηση του υπολογισμού μεγεθών, ενώ στην συνέχεια αναλύεται η διαδικασία υπολογισμού του μοντέλου όπως πραγματοποιείται από την Κεντροδυτική Ευρώπη. Τέλος, παρατίθεται ένα αναλυτικό παράδειγμα εφαρμογής της μεθόδου σε δίκτυο δέκα κόμβων για την καλύτερη κατανόηση της υλοποίησης του μοντέλου του Φορτίου Ροής. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζεται αρχικά ο ορισμός του intuitiveness ενώ μέσω γραφικών παραστάσεων αναλύεται ο λόγος για τον οποίο εμφανίζεται στο πεδίο του Φορτίου Ροής. Παρατίθενται, επίσης, οι διαφοροποιήσεις μεταξύ των δύο μοντέλων, intuitive και plain, και στην συνέχεια γίνεται σύγκριση μεταξύ τους σε διάφορους τομείς με σκοπό την ανάδειξη του βέλτιστου μοντέλου εκ των δύο. 2

4 Τέλος, στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από την σύγκριση των δύο μεθόδων, μέθοδος Μέγιστης Ικανότητας Μεταφοράς και μέθοδος Φορτίου Ροής. Παρουσιάζονται, ακόμη, περαιτέρω στόχοι για την εξέλιξη του μοντέλου Φορτίου Ροής και την σκέψη για εφαρμογή του και σε άλλες αγορές. Στο σημείο αυτό, θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε θερμά τον κ. Παντελή Μπίσκα, επιβλέποντα της διπλωματικής εργασίας, για την επιστημονική καθοδήγηση και την αμεσότητα στην συνεργασία μας. Αναγνωστοπούλου Αγγελική Χονδρός Ιωάννης Οκτώβριος

5 4

6 Περιεχόμενα Κατάλογος Σχημάτων Εισαγωγή Γενικό πλαίσιο Άμεσες Δημοπρασίες- Explicit Auctions Έμμεσες Δημοπρασίες- Implicit Auctions Market Splitting Market coupling Πλεονεκτήματα του Market Coupling/Splitting Ιστορική πορεία Τελικός Στόχος Υπολογισμός της Διαθέσιμης Ικανότητας Μεταφοράς Available Transfer Capacity (ATC) Flow Based (FB) Επιλυτής EUPHEMIA ATC-model Γενική περιγραφή της μεθόδου Ορισμοί Ανάλυση της Μεθόδου Περιορισμοί της μεθόδου (ATC-base constrains) Φάση προγραμματισμού Φάσεις καταμερισμού Αλγόριθμος υπολογισμού της μεθόδου Επεξήγηση της μεθόδου ATC μέσω παραδείγματος Σύζευξη αγορών με επαρκή ATC-χωρίς συμφόρηση Σύζευξη αγορών με ανεπαρκή ATC-συμφόρηση Το φαινόμενο της Παράλληλης Ροής Φορτίων («parallel flow phenomena) Συμπεράσματα Θεωρητική Προσέγγιση της μεθόδου φορτίου ροής- Flow-Based method Γενική αρχές Πιθανά πλεονεκτήματα και ρίσκα της FB μεθοδολογίας ATC και FB FB-plain και FB-intuitive Τελικός στόχος της υλοποίησης της FB σύζευξης αγορών

7 4. Πρακτική προσέγγιση της FB μεθοδολογίας Συστήμα Αναφοράς- Reference Network Critical Branch- CB και Critical Outage Common Grid Model- CGM Generation Shift Keys- GSK Power Transfer Distribution Factors- PTDF Υπολογισμός των PTDF κόμβου Υπολογισμός των PTDF ζώνης Remaining Available Margin- RAM Ορισμοί Υπολογισμός του RAM Αποτελέσματα της FB μεθόδου Διαδικασία υλοποίησης της FB μεθόδου από την CWE Αρχική Συλλογή Δεδομένων Κεντρικός υπολογισμός FB παραμέτρων: Αρχικός, Ενδιάμεσος και Τελικός Παράδειγμα υλοποίησης της FB μεθοδολογίας Intuitiveness- FB-plain MC- FB-intuitive MC Intuitiveness Εμφάνιση non-intuitive καταστάσεων ανάλογα με το υπολογιστικό μοντέλο Γραφική ανάλυση των non-intuitive καταστάσεων Ο Επιλυτής Euphemia Εντοπισμός non-intuitive καταστάσεων Σύζευξη αγορών με την μέθοδο ροής φορτίου-fb Σύγκριση μεταξύ των FB-intuitive MC και FB-plain MC μοντέλων Συχνότητα εμφάνισης non-intuitive ροών φορτίου Αστάθεια τιμών Τιμή της ενέργειας Ρευστότητα του συστήματος Κοινωνική ευημερία και καταμερισμός της Διαθέσιμη ισχύς της ενδοημερήσιας αγοράς Τομέας επενδύσεων και ασφάλεια του συστήματος Συμπεράσματα Αποτελέσματα της Διπλωματικής εργασίας Εξήγηση Ακρωνύμιων

8 Βιβλιογραφία Κατάλογος Σχημάτων Εικόνα 1: Γραφική αναπαράσταση των δημοπρασιών που συμμετέχουν Ευρωπαϊκές χώρες Εικόνα 2: Market coupling/splitting projects in Northern/Western Europe (2010) (4) Εικόνα 3: Σύγκλιση τιμών του κοινού πλαισίου εκκαθάρισης TLC το 2009 (4) Εικόνα 4: Χώρες που συνδέονται με το Price Coupling of Regions (PCR) (5) Εικόνα 5: Γραφική απεικόνιση των χωρών της Ευρώπης που συμμετέχουν σε κοινά πλαίσια εκκαθάρισης Εικόνα 6: Καθημερινή διαδικασία υλοποίησης του CWE- Nordic ITVC (4) Εικόνα 7: Σύζευξη των ηλεκτρικών αγορών των Ευρωπαϊκών περιοχών για την δημιουργία μιας πανευρωπαϊκής ενιαίας ηλεκτρικής αγοράς (4) Εικόνα 8: Προσδιορισμός του κοινωνικού οφέλους (7) Εικόνα 9: Συσχέτιση μεγεθών ATC, NTC και AAC Εικόνα 10: Παρουσίαση σύζευξης δύο αγορών-επαρκής ATC Εικόνα 11: Παρουσίαση σύζευξης αγορών-ανεπαρκής ATC Εικόνα 12: Parallel Flow example Εικόνα 13: Διαδικασία εκτίμησης GSK του Ολλανδικού TSO, Tennet B.V Εικόνα 14: Κατάσταση Ν Εικόνα 15: Κατάσταση Ν Εικόνα 16:Αναπαράσταση σε πίνακα της εξίσωσης υπολογισμού των PTDF ζώνης Εικόνα 17: Εκτίμηση του FRM Εικόνα 18: Γραφική απεικόνιση του FB πίνακα Εικόνα 19: Γραφική αναπαράσταση του FB τομέα ικανότητας μεταφοράς Εικόνα 20: Μοντέλο συγχρονισμένου υπολογισμού FB ικανότητας μεταφοράς στην περιοχή CWE Εικόνα 21: Αρχικός Υπολογισμός FB παραμέτρων (17) Εικόνα 22: Αναπαράσταση του υπολογισμού για την εξακρίβωση συμπερίληψης της LTA. 58 Εικόνα 23: Συμπερίληψη της LTA στο FB τομέα Εικόνα 24: Επίδραση της προσαρμογής LTN στον FB τομέα Εικόνα 25: Τελικός Υπολογισμός PTDF παραμέτρων Εικόνα 26: Γραφική αναπαράσταση του FB τομέα ικανότητας μεταφοράς Εικόνα 27:Non-intuitiveness-the cheapest zone imports Εικόνα 28:Non intuitiveness-the most expensive zone exports Εικόνα 29:Επεξήγηση ύπαρξης non-intuitive καταστάσεων στο FB-model Εικόνα 30: Απεικόνιση των ορίων του FB μοντέλου Εικόνα 31: Απεικόνιση των non-intuitive καταστάσεων όπου CT: countertrade και DT: direct trade Εικόνα 32: Πάνω όριο της απεικόνισης non-intuitive καταστάσεων Εικόνα 33: απεικόνιση της επίδρασης του intuitive patch Εικόνα 34:Διάγραμμα ρευστότητας για το Βέλγιο Εικόνα 35: Διάγραμμα ρευστότητας για την Ολλανδία

9 Εικόνα 36: Διάγραμμα ρευστότητας για την Δανία Εικόνα 37: Διάγραμμα ρευστότητας για την Γαλλία Εικόνα 38: Μέσος όρος τιμών του φορτίου βάσης Εικόνα 39: Κατανομή της διακύμανσης τιμών Εικόνα 40: Ελαστικότητα ανά περιοχή προσφορών στα 97.5% σε /MWh Εικόνα 41: Καταμερισμός του DAMW σε κάθε περιοχή Εικόνα 42: Ιστόγραμμα της ενδοημερήσιας χωρητικότητας ανά σύνορο Εικόνα 43: Μηδενική ενδοημερήσια διαθέσιμη ισχύς-non-intuitive hours Εικόνα 44: Μηδενική ενδοημερήσια διαθέσιμη ισχύς- intuitive hours Εικόνα 45: Διαθέσιμη ενδοημερήσια ισχύς<100mw Εικόνα 46: Όρια λύσης με FBMC και με ATCMC Εικόνα 47: Καθαρή θέση της αγοράς για όλες τις χώρες τόσο σε parallel run όσο και σε επίπεδο εφαρμογής Εικόνα 48: Ποσοστιαία απεικόνιση της πλήρης σύγκλισης των τιμών Εικόνα 49: Τιμές του φορτίου βάσης ανά περιοχή της CWE Εικόνα 50: Γραφική απεικόνιση της διακύμανσης των επιτοκιακών περιθωρίων Εικόνα 51: Μέσο διασυνοριακό επιτοκιακό περιθώριο

10 1. Εισαγωγή 1.1 Γενικό πλαίσιο Με την απελευθέρωση των αγορών της Ευρώπης, βάσει της οδηγίας EU 96/92 (1), οποία επιβλήθηκε στις 19 Φεβρουαρίου 1999, ξεκίνησε η προσπάθεια για την δημιουργία μιας ενιαίας Ευρωπαϊκής αγοράς. Οι διαφορετικοί τρόποι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στις χώρες-μέλη και η κατάσταση των διασυνδέσεων μεταξύ των χωρών, είχαν ως αποτέλεσμα την δημιουργία τοπικών αγορών, με περιορισμένες διασυνδέσεις, κι όχι μια ενιαία αγορά με μια ενιαία μοναδική τιμή ανά περίοδο κατανομής. Οι Ευρωπαϊκές Αρχές όρισαν νέους κανονισμούς, οι οποίοι προωθούν μηχανισμούς για την διαχείριση των συμφορήσεων μεταξύ των χωρών, με σκοπό να παρέχουν πιο αποδοτική χρήση των διασυνδέσεων καθώς και κατάλληλα κίνητρα για επενδύσεις στην μεταφορά και παραγωγή ενέργειας. Από το 1970 και έπειτα, έχει παρατηρηθεί μια αυξανόμενη ανταλλαγή ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ των Ευρωπαϊκών χωρών, κοντά στα 350 TWh ή περίπου στο 14% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας του UCTE (Union for the Co-ordination of Transmission of Electricity), o πρόδρομος της ΕΝTSO, το Πίσω από αυτή την εξέλιξη υπάρχουν δυο είδη κατευθυντήριων παραγόντων, ένας τεχνικός και ένας τεχνικό-οικονομικός: Πρώτον, λόγω της άνισης χωρικής κατανομής κέντρων φορτίου και εργοστασίων παραγωγής ενέργειας κατά μήκος της Ευρώπης, με συνέπεια να απαιτείται η μεταφορά ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Δεύτερον, λόγω των ποικίλων τεχνολογιών παραγωγής ενέργειας από χώρα σε χώρα, το οποίο οφείλεται σε διαφορετικές περιβαλλοντικές και πολιτικές συνθήκες. Από τη μια, οι διαφορετικές τεχνολογίες παραγωγής οδηγούν σε αρκετά, εθνικά κυρίως, επίπεδα τιμών σε όλη την Ευρώπη, τα οποία δημιουργούν οικονομικά κίνητρα για την μεταφορά ενέργειας μεταξύ εθνικών αγορών. Από την άλλη, καθιστούν ικανή την δυνατότητα τοπικά διαφορετικής αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας, που και πάλι προκαλεί, καθώς είναι χρονικά και οικονομικά εξαρτώμενες, τη ροή ενέργειας μεταξύ Ευρωπαϊκών χωρών. Καθώς οι διασυνδέσεις μεταξύ των συστημάτων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας των διάφορων χωρών και οι γραμμές μεταφοράς εντός των χωρών έχουν κατασκευαστεί κυρίως για σκοπούς ασφάλειας και εφεδρείας, αυτή η σταδιακά αυξανόμενη, διασυνοριακή εμπορική δραστηριότητα, αντιμετωπίζει όλο και περισσότερους φυσικούς περιορισμούς στη μεταφορά, οι οποίοι οδηγούν σε συμφορήσεις των γραμμών, δηλαδή η εμπορική απαίτηση ξεπερνά την πραγματική ικανότητα μεταφοράς του συστήματος. Προφανώς, τέτοιες καταστάσεις απαιτούν μία μέθοδο επιμερισμού της ικανότητας μεταφοράς στου συμμετέχοντες της αγοράς. Το 2003, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή όρισε το νομικό πλαίσιο και τις συνθήκες για την πρόσβαση στο συστήμα για διασυνοριακές ανταλλαγές ηλεκτρικής ενέργειας. Σύμφωνα με τον κανονισμό 1228/2003 (2) και της επακόλουθης απόφασης 2006/770 (3) της Ευρωπαϊκής επιτροπής, ο μηχανισμός άμεσων και έμμεσων δημοπρασιών είναι κατάλληλα για δομημένος για τον επιμερισμό της διασυνοριακής ικανότητας μεταφοράς στους συμμετέχοντες της αγοράς (4). 9

11 1.1.1 Άμεσες Δημοπρασίες- Explicit Auctions Μέχρι το 2000 οι άμεσες δημοπρασίες ήταν ο πιο δημοφιλής μηχανισμός εκχώρησης της ικανότητας μεταφοράς των διασυνδέσεων της Ευρώπης. Στις άμεσες δημοπρασίες ο διαχειριστής του συστήματος μεταφοράς (TSO) υπολογίζει τη διαθέσιμη ικανότητα μεταφοράς (Available Transfer Capacity - ATC), την οποία και δημοπρατεί στους συμμετέχοντες. Οι προσφορές ταξινομούνται βάσει της τιμής τους, και γίνονται δεκτές μέχρι να εξαντληθεί η ικανότητα μεταφοράς. Η τιμή κάθε επιτυχούς προσφοράς μπορεί να είναι ίδια με αυτήν που προσφέρθηκε στη δημοπρασία («pay-as-bid»), ή μπορεί να είναι ίση με τη χαμηλότερη αποδεκτή προσφορά («marginal bid auction»). Οι συμμετέχοντες εν συνεχεία, προβλέπουν μια διαφορά τιμών μεταξύ των αγορών δύο χωρών και υποβάλλουν προσφορές έγχυσης για εισαγωγή στη μία και δηλώσεις φορτίου για εξαγωγή στην άλλη (ανάλογα με την αναμενόμενη κατεύθυνση), κάνοντας χρήση των δικαιωμάτων μεταφοράς που απέκτησαν μέσω των δημοπρασιών. Τα δικαιώματα αυτά, γνωστά ως Φυσικά Δικαιώματα Μεταφοράς (ΦΔΜ - Physical Transmission Rights ή PTRs), αφορούν συνήθως διάφορους χρονικούς ορίζοντες (ετήσια, μηνιαία και ημερήσια δικαιώματα) και μπορούν να μεταπωληθούν σε άλλους συμμετέχοντες. Το βασικό χαρακτηριστικό αυτού του μηχανισμού είναι ότι η ικανότητα μεταφοράς των διασυνδέσεων δημοπρατείται χωριστά και ανεξάρτητα από τις αγορές όπου δημοπρατείται η ηλεκτρική ενέργεια. Δεδομένου ότι τα δύο προϊόντα, ικανότητα μεταφοράς (ΦΔΜ) και ηλεκτρική ενέργεια, αποτελούν αντικείμενο διαπραγμάτευσης σε δύο ξεχωριστές δημοπρασίες, υπάρχει έλλειψη πληροφοριών των τιμών του ενός ως προς το άλλο. Αυτή η έλλειψη πληροφοριών οδηγεί συχνά σε μη αποδοτική χρήση των διασυνδέσεων (μικρότερη κοινωνική ευημερία, μικρότερη σύγκλιση των τιμών και συχνές ανεπιθύμητες ροές, μερικές φορές ακόμη και προς τη λάθος κατεύθυνση) (5) Έμμεσες Δημοπρασίες- Implicit Auctions Με βάση την εντύπωση λοιπόν, ότι οι διαδοχικές δημοπρατήσεις των ΦΔΜ και των αγορών ενέργειας μπορεί να οδηγήσουν σε μη βέλτιστα αποτελέσματα, καθώς οι συμμετέχοντες θα πρέπει να προβλέπουν μελλοντικές επιδόσεις της κατά την απόκτηση των ΦΔΜ, η ιδέα των έμμεσων δημοπρασιών άρχισε να γίνεται πιο ελκυστική. Η βασική αρχή τους είναι ότι τα ΦΔΜ και η ενέργεια δημοπρατούνται ταυτόχρονα. Οι συμμετέχοντες των αγορών δύο ή περισσότερων χωρών αγοράζουν και πωλούν ενέργεια σε μία ενιαία πλατφόρμα, ενώ ο λειτουργός της αγοράς και οι διαχειριστές των χωρών έμμεσα διασφαλίζουν ότι η ικανότητα μεταφοράς των διασυνδέσεων είναι επαρκής για να εξασφαλισθεί η επίτευξη των συναλλαγών. Οι έμμεσες δημοπρασίες έγιναν τελικά η προτιμώμενη επιλογή για τις διασυνοριακές ανταλλαγές ενέργειας στον κανονισμό 714/2009 της Ευρωπαϊκής Επιτροπής. Στις έμμεσες δημοπρασίες ουσιαστικά επιτυγχάνεται η σύζευξη των ημερησίων αγορών των διαφόρων χωρών, ώστε να μεγιστοποιηθεί το συνολικό κοινωνικό όφελος. Σε πρώτη φάση, η ικανότητα μεταφοράς των διασυνδέσεων διατίθεται από τους διαχειριστές των συστημάτων στο λειτουργό της ημερήσιας αγοράς, ο οποίος εν συνεχεία σε συνδυασμό με τις προσφορές έγχυσης/δηλώσεις φορτίου υπολογίζει τις τιμές της ενέργειας για κάθε εμπλεκόμενη περιοχή και τις ροές στις διασυνδέσεις. Έτσι, η δημοπράτηση των ΦΔΜ περιλαμβάνεται (έμμεσα) στις καθημερινές δημοπρασίες των αγορών. Οι τιμές που 10

12 προκύπτουν ανά περιοχή με αυτόν τον τρόπο αντανακλούν τόσο το κόστος της παραγόμενης ενέργειας, όσο και το κόστος της συμφόρησης των διασυνδετικών γραμμών. Το έμμεσο αυτό κόστος χρήσης των διασυνδέσεων εκκαθαρίζεται στην τελική διαφορά των τιμών των συζευγμένων αγορών. Εάν δεν ενεργοποιείται κανένας περιορισμός στις διασυνδέσεις, τότε δεν υπάρχει διαφορά τιμών μεταξύ των αγορών και το έμμεσο κόστος χρήσης των διασυνδέσεων είναι μηδενικό. Οι έμμεσες δημοπρασίες διασφαλίζουν ότι η ηλεκτρική ενέργεια ρέει από τις πλεονασματικές περιοχές (περιοχές με χαμηλή τιμή) προς τις ελλειμματικές περιοχές (περιοχές με υψηλή τιμή), γεγονός που οδηγεί σε σύγκλιση των τιμών. Οι έμμεσες δημοπρασίες αναφέρονται συνήθως είτε ως «market coupling», αν δύο ή περισσότερα εθνικά χρηματιστήρια ενέργειας συζευγνύουν τις αγορές τους, είτε ως «market splitting», αν ένα χρηματιστήριο ενέργειας χωρίζει μία περιοχή σε διάφορες ζώνες τιμών σε περίπτωση συμφόρησης μεταξύ τους. Δεν υπάρχει εξ ανάγκης οποιαδήποτε διαφορά των αλγορίθμων υπολογισμού ή των κανόνων που εφαρμόζονται στο market coupling και στο market splitting. Αυτό που τα διαφοροποιεί, είναι ο χειρισμός του αλγορίθμου και ποια αποτελέσματα των κεντρικών υπολογισμών χρησιμοποιούνται από τις τοπικές αγορές στη συνέχεια (5). Εικόνα 1: Γραφική αναπαράσταση των δημοπρασιών που συμμετέχουν Ευρωπαϊκές χώρες Market Splitting Στο market splitting, η έμμεση δημοπράτηση των ΦΔΜ διενεργείται εντός της ημερήσιας αγοράς (day ahead auction) από ένα και μόνο χρηματιστήριο ενέργειας. Για παράδειγμα στην περιοχή της Σκανδιναβίας, το χρηματιστήριο NordPool Spot εκτελεί market splitting 11

13 μεταξύ των σκανδιναβικών περιοχών. Μερικές φορές η ικανότητα μεταφοράς μεταξύ των περιοχών αυτών δεν είναι αρκετή για να οδηγήσει σε πλήρη σύγκλιση των τιμών και έτσι προκύπτουν διαφορετικές τιμές για τις διάφορες περιοχές. Συνεπώς, ο όρος «splitting» αναφέρεται ακριβώς σ αυτό το διαχωρισμό των περιοχών μίας ευρύτερης αγοράς, λόγω περιορισμένης ικανότητας μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ τους (6) Market coupling Στο market coupling η έμμεση δημοπρασία οργανώνεται από κοινού μεταξύ δύο ή περισσότερων χρηματιστηρίων ενέργειας. Έτσι, ο όρος «coupling» αναφέρεται στη σύζευξη αυτών των χρηματιστηρίων, ή αλλιώς στο κοινό πλαίσιο εκκαθάρισης των αγορών τους. Κάθε χρηματιστήριο υποβάλλει τα δεδομένα της δικής του αγοράς (χώρας) σε έναν κεντρικό αλγόριθμο σύζευξης. Οι διαχειριστές των συστημάτων μεταφοράς παρέχουν τη διαθέσιμη ικανότητα μεταφοράς στις διασυνδέσεις. Ο κεντρικός αλγόριθμος υπολογίζει τόσο τις ροές μεταξύ των περιοχών, όσο και τις τιμές κάθε περιοχής (αγοράς). Οι ροές που προκύπτουν χρησιμοποιούνται περαιτέρω στην τοπική επίλυση της αγοράς κάθε χρηματιστηρίου ξεχωριστά, αλλά είναι επίσης πιθανό κάθε τοπική αγορά να υιοθετεί απευθείας και τις τιμές του κεντρικού αλγορίθμου σύζευξης. Οι γενικές υποκατηγορίες του market coupling, βάσει ακριβώς των δεδομένων του κεντρικού υπολογισμού που υιοθετούνται από κάθε τοπική αγορά, είναι η «σύζευξη τιμών» (price coupling) και η «σύζευξη ποσοτήτων» (volume coupling) των αγορών (6). Price coupling Στο price coupling (σύζευξη τιμών) όλα τα δεδομένα και οι κανόνες των συζευγμένων αγορών εισέρχονται στον κεντρικό αλγόριθμο σύζευξης. Ο κεντρικός αλγόριθμος καθορίζει τις τιμές στις συζευγμένες περιοχές και τις καθαρές ροές μεταξύ αυτών. Όλες αυτές οι πληροφορίες εν συνεχεία, υιοθετούνται από κάθε χρηματιστήριο ενέργειας, το οποίο με τη σειρά του καταλήγει στο πρόγραμμα των συμμετεχόντων της δικής του αγοράς, βάσει των τιμών και των προσφορών που έγιναν δεκτές από τον κεντρικό αλγόριθμο (6). Tight volume coupling Στο tight volume coupling (σύζευξη ποσοτήτων) οι ίδιες είσοδοι δεδομένων των επιμέρους χρηματιστηρίων απαιτούνται για τον υπολογισμό του κεντρικού αλγορίθμου, όπως και στο price coupling. Ωστόσο, μόνο οι υπολογιζόμενες ροές μεταξύ των περιοχών υιοθετούνται από κάθε χρηματιστήριο ενέργειας, το οποίο στη συνέχεια υπολογίζει τις τιμές της δικής του αγοράς ξεχωριστά, βάσει όμως των ροών στις διασυνδέσεις που έδωσε ο κεντρικός αλγόριθμος. Δεδομένου λοιπόν ότι οι τιμές καθορίζονται από κάθε χρηματιστήριο σε δεύτερη φάση, το volume coupling μπορεί να οδηγήσει σε ελαφρώς διαφοροποιημένες ροές ή σε αποκλίσεις τιμών από αυτές του κεντρικού αλγορίθμου. Οι αποκλίσεις αυτές οφείλονται σε μικρές διαφορές των αλγορίθμων (διαφορετικοί κανόνες κάθε αγοράς) ή στην πληρότητα των δεδομένων κάθε αγοράς που παραδίδονται στον κεντρικό αλγόριθμο σε πρώτη φάση. Το σκεπτικό πίσω από τη χρήση του volume coupling αντί του price coupling είναι ότι συχνά δεν είναι δυνατόν να συζευχθούν αγορές και ταυτόχρονα να ληφθούν υπόψιν όλοι οι κανόνες των αγορών για όλες τις συζευγμένες περιοχές. Το volume coupling από πολλούς θεωρείται ένα βήμα προς την πιο συμπαγή ολοκλήρωση των 12

14 αγορών, με τελικό στόχο την εφαρμογή ενός κοινού price coupling για μεγαλύτερες περιφέρειες (6). Loose Volume Coupling Τέλος, στο loose volume coupling (σύζευξη ποσοτήτων), όπως και στο tight volume coupling, μόνο οι κεντρικά καθορισμένες ροές μεταξύ των συζευγμένων περιοχών υιοθετούνται από κάθε χρηματιστήριο, για τους τοπικούς υπολογισμούς των τιμών. Ωστόσο, όσο περισσότερες είναι οι διαφορές μεταξύ των αλγορίθμων των αγορών προς σύζευξη, τόσο λιγότεροι κανόνες κάθε αγοράς εφαρμόζονται στον κεντρικό αλγόριθμο και τόσο λιγότερα δεδομένα κάθε αγοράς μεταφέρονται σ αυτόν. Συνεπώς, τόσο «χαλαρότερη» (looser) είναι και η εφαρμογή του volume coupling. Αναλόγως του βαθμού χαλαρότητας, το loose volume coupling παραδίδει συχνά διαφορετικές ροές και μικρότερη σύγκλιση των τιμών μεταξύ των περιοχών προς σύζευξη και τελικά υποβιβάζει το κοινωνικό όφελος σε σχέση με το tight volume coupling ή το price coupling. Η εφαρμογή αυτών των κοινών πλαισίων εκκαθάρισης περιφερειακών αγορών μαζί με την ενίσχυση των συστημάτων διασύνδεσης των χωρών, αναμένεται να οδηγήσει στην πραγματική υλοποίηση μίας ενιαίας ευρωπαϊκής αγοράς. Αφαιρούνται οι περιττοί κίνδυνοι ξεχωριστής δημοπράτησης των ΦΔΜ και καθαυτής της ενέργειας, βελτιστοποιείται η αξιοποίηση των διασυνδέσεων και αποφεύγονται καταχρηστικές πρακτικές, δεδομένου ότι η διαθέσιμη ικανότητα μεταφοράς δε μπορεί να συσσωρεύεται σε συγκεκριμένους συμμετέχοντες της αγοράς. Όλοι οι συμμετέχοντες μπορούν να επωφεληθούν από τις διασυνοριακές ανταλλαγές ενέργειας και έτσι ενισχύεται η ρευστότητα των εμπλεκόμενων αγορών. Εκτός από τους μηχανισμούς κατανομής της διασυνοριακής ικανότητας που περιεγράφηκαν παραπάνω, σημαντικό ρόλο για την ενοποίηση των αγορών διαδραματίζουν και τα δύο μοντέλα που υπάρχουν για τον προσδιορισμό της ικανότητας αυτής. Τα μοντέλα καθορίζουν τη διαθέσιμη ικανότητα στη διασύνδεση μεταξύ δύο χωρών λαμβάνοντας υπόψη καθημερινές παραμέτρους. Σε ένα μηχανισμό σύζευξης αγορών ένα μέρος των διαθέσιμων ικανοτήτων τίθεται στην διάθεση των χρηματιστηρίων ενέργειας ώστε να γίνει η σύζευξη των ημερήσιων αγορών ενέργειας (6) Πλεονεκτήματα του Market Coupling/Splitting Η υλοποίηση του market coupling/splitting έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα, τα όποια αναμένεται να έχουν ως αποτέλεσμα μια ενιαία Ευρωπαϊκή αγορά, συνδυασμένης με επαρκείς διασυνδέσεις: Αφαιρεί τα περιττά ρίσκα ανταλλαγής χωριστά της βραχυπρόθεσμης ικανότητας μεταφοράς και ενέργειας, εγγυάται την βέλτιστη χρήση της ικανότητας μεταφοράς, είναι λιγότερο επιρρεπής στην κατάχρηση της αγοράς. Όλοι οι συμμετέχοντες στην αγορά επωφελούνται της διασυνοριακής ικανότητας μεταφοράς και ενθαρρύνονται οι ρευστές, ισχυρές τοπικές αγορές (4) 13

15 Εικόνα 2: Market coupling/splitting projects in Northern/Western Europe (2010) (4). 1.2 Ιστορική πορεία Από τις 21 Νοέμβρη του 2006, η Γαλλία, το Βέλγιο και η Ολλανδία έχουν προχωρήσει σε σύζευξη των ημερησίων αγορών τους, μέσω των εθνικών ανταλλαγών ενέργειας τους και των διαχειριστών συστήματος μεταφοράς (Transmission System Operators- TSOs) για να καθιστούν ικανή την βέλτιστη διαχείριση της διαθέσιμης ικανότητας μεταφοράς των διασυνδέσεων μεταξύ των τριών χωρών και να ενισχύσουν την ρευστότητα της αγοράς. Η σύζευξη αυτή δημιούργησε ουσιαστικά το κοινό πλαίσιο εκκαθάρισης Tri-Lateral Market Coupling (TLC), στην οποία εμπλέκονταν η γαλλική ημερήσια αγορά EPEXSpot, η ολλανδική APX-ENDEX και η βέλγικη Belpex. Το κάθε μέλος της TLC διαχειρίζεται τις προσφορές του, τους διακανονισμούς και τις εκκαθαριστικές του ρυθμίσεις, ωστόσο αργότερα υπάρχει ένα κοινό σύστημα για τον καθορισμό της τιμής, η οποία θα χρησιμοποιηθεί για τις ανταλλαγές ενέργειας. Η υλοποίηση της TLC ως μηχανισμός σύζευξης τιμής (price coupling), υπακούει στις απαιτήσεις του Ευρωπαϊκού Κανονισμού, ο οποίος συνιστά τη ρύθμιση των μηχανισμών των αγορών για την διανομή της ικανότητας μεταφοράς. Η TLC έχει παρουσιάσει πολλά πλεονεκτήματα: έδωσε την δυνατότητα συστηματικής χρήσης της διαθέσιμης ικανότητας μεταφοράς των συνόρων Γαλλίας-Βελγίου και Βελγίου- 14

16 Ολλανδίας, επέτρεψε την δίκαιη και εύκολη πρόσβαση σε διασυνοριακές ανταλλαγές, καθώς κάθε μέλος της κάθε ανταλλαγής αυτομάτως θα επωφελείτο από την διαθέσιμη ικανότητα μεταφοράς μέσω της υψηλότερης ρευστότητας της τρέχουσας αγοράς, χωρίς να χρειάζεται να αποκτήσει κάποια συγκεκριμένη πρόσβαση, επέτρεψε την εκτίμηση της διαθέσιμης διασυνοριακής ικανότητας μεταφοράς στην σωστή τιμή. Η τιμή της ικανότητας μεταφοράς καθορίζεται έμμεσα από την διαφορά της τιμής μεταξύ των δυο αγορών. Όταν δεν υπάρχει συμφόρηση στο σύνορο, ορίζεται μια μοναδική τιμή και για τις δυο αγορές. Η TLC σχεδιάστηκε έτσι ώστε κάθε ανταλλαγή να μπορεί να διαχειριστεί ανεξάρτητα, χωρίς να απαιτούνται σημαντικές τροποποιήσεις των κανόνων της αγοράς ή της πλατφόρμας ανταλλαγής. Στην TLC δεν υπήρχε ούτε ένα βιβλίο προσφορών και ούτε ένας οργανισμός εκκαθάρισης και διακανονισμού. Εικόνα 3: Σύγκλιση τιμών του κοινού πλαισίου εκκαθάρισης TLC το 2009 (4). Παράλληλα με την TLC, από τις 9 Νοέμβρη του 2009, δημιουργήθηκε ένα κοινό πλαίσιο εκκαθάρισης μεταξύ της Σκανδιναβικής και της Γερμανικής τρέχουσας αγοράς, ως μηχανισμός tight volume coupling, υπό την διακυβέρνηση της Ευρωπαϊκής Εταιρίας Σύζευξης Αγορών (European Market Coupling Company- EMCC), η οποία είναι μια κοινοπραξία των Nord Pool Spot, του European Energy Exchange(EEX), του 50Hertz Transmission GmbH, του TenneT TSO GmbH και του Energinet.dk. Η EMCC αναγνωρίζεται ως εμπορικός συμμετέχοντας και στα δυο χρηματιστήρια ενέργειας (EPEX Spot και Nord Pool Spot) και έχει εξουσιοδοτηθεί από τους ιδιοκτήτες της ικανότητας μεταφοράς, να διανέμει την διαθέσιμη διασυνοριακή ικανότητα μεταφοράς για έμμεσες δημοπρασίες. Τα πρώτα αποτελέσματα παρήγαγαν θετικά αποτελέσματα: στο 50% όλων των ωρών, οι τιμές στην Δανία και την Γερμανία ήταν σχεδόν ταυτόσημες και η μέση διαφορά τιμής μεταξύ του EPEX Spot (Γερμανίας) και του Nord Pool Spot της Δυτικής Δανίας μειώθηκε σημαντικά. Η TLC ήταν το πρώτο βήμα για την ενοποίηση των ηλεκτρικών αγορών της δυτικής Ευρώπης, ανοίγοντας τον δρόμο για άλλες χώρες τις κεντρικής Ευρώπης να εισαχθούν στον μηχανισμό αυτό σχεδόν άμεσα. Επομένως, τον Ιούνιο του 2007 η TLC, πήγε ένα βήμα παραπέρα με ένα Μνημόνιο Κατανόησης (Memorandum of Understanding- MoU), μεταξύ 15

17 κυβερνήσεων, ρυθμιστών, χρηματιστηρίων ενέργειας, διαχειριστών συστημάτων μεταφοράς και τους οργανισμούς ηλεκτρισμού του Βελγίου, του Λουξεμβούργου, της Ολλανδίας, της Γερμανίας και της Γαλλίας, το οποίο υπογράφηκε στο Λουξεμβούργο. Το MoU όριζε την υλοποίηση της σύζευξης (σύζευξη τιμών- price coupling) Μεταξύ των εμπλεκόμενων αγορών ηλεκτρικής ενέργειας. Στις 9 Νοέμβρη του 2010 ουσιαστικά λειτούργησε για πρώτη φορά το κοινό πλαίσιο εκκαθάρισης Central Western European Market Coupling (CWE), αντικαθιστώντας την TLC. Στο έργο εμπλέκονται τρία χρηματιστήρια ενέργειας ( APX, Belpex και EPEXSpot) και έξι διαχειριστές συστημάτων μεταφοράς (Amprion, Creos, Elia, EnBW, TNG, RTE και TenneT). Η περιοχή CWE είναι επίσης συνδεδεμένη με την EMCC σύζευξη μεταξύ Γερμανίας και Δανίας μέσω Interim Tight Volume Coupling. Το tight volume coupling μεταξύ της Γερμανίας και της Σκανδιναβικής περιοχής ήταν το πρώτο βήμα για την υλοποίηση interim tight volume coupling μεταξύ της περιοχής CWE και της Σκανδιναβικής περιοχής. Στις 10 Μαΐου του 2010, σύζευξη αγορών εισήχθη και στο Baltic Cable (HDVC γραμμή μεταφοράς στην Βαλτική Θάλασσα που συνδέει τα ηλεκτρικά συστήματα ενέργειας της Γερμανίας και της Σουηδίας). Με την εισαγωγή του Baltic Cable στην σύζευξη αγορών, η σύζευξη αγορών της EMCC κάλυπτε όλες τις διασυνδέσεις μεταξύ της Σκανδιναβικής περιοχής και της Γερμανίας. Μέσα στον πρώτο χρόνο της λειτουργίας του περισσότερα από 9 ΤWh ανταλλάχθηκαν μεταξύ της Γερμανίας και της Δανίας και μεταξύ της Γερμανίας και της Σουηδίας. Η αλληλεξάρτηση μεταξύ της Σκανδιναβικής και της περιοχής CWE ανιχνεύθηκαν νωρίς, άρα οι συμμετέχοντες στο έργο έκαναν μια μελέτη για πιθανές λύσεις για την σύζευξη αγορών μεταξύ της Σκανδιναβίας και της περιοχής CWE. Οι διαχειριστές συστήματος μεταφοράς και τα χρηματιστήρια ενέργειας της κοινής περιοχής Σκανδιναβίας-CWE υλοποίησαν ένα μακροπρόθεσμο μοντέλο σύζευξης τιμών, από το Ωστόσο, αρχικά χρειαζόταν μια ενδιάμεση λύση για να υπάρξουν εύρωστα αποτελέσματα στην αγορά. Interim tight volume coupling (ITVC), βασισμένο στη Σκανδιναβικό- Γερμανική σύζευξη της EMCC, υλοποιήθηκε για να παρέχει έμμεση διανομή της διαθέσιμης ικανότητας μεταφοράς μεταξύ της CWE και της Σκανδιναβικής περιοχής. Το έργο ξεκίνησε τον Ιανουάριο του 2010, υπό παρακολούθηση από τους κοινούς ρυθμιστές, και έγινε σε δυο βήματα. Αρχικά, οι δυο διασυνδέσεις μεταξύ Γερμανίας και Δανίας και το Baltic Cable μεταξύ Γερμανίας και Σουηδίας, εισήχθησαν στην ITVC 9 Νοέμβρη του Έπειτα, η NorNed διασύνδεση μεταξύ Νορβηγίας και Ολλανδίας συμπεριελήφθησαν στην ITVC στις 12 Ιανουαρίου του Δημιουργήθηκε έτσι από τις παραπάνω ενέργειες μια ημερήσια αγορά παραγωγής TWh ηλεκτρικής ενέργειας, που είναι η μεγαλύτερη του είδους της στον κόσμο και καλύπτει περίπου το 60% της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας στην Ευρώπη. Στις 10 Νοεμβρίου του 2010, δηλαδή την πρώτη ημέρα των εργασιών, οι τιμές βασικού φορτίου στην ημερήσια αγορά των χρηματιστηρίων του CWE συνέκλιναν πλήρως όλες τις ώρες, καταγράφοντας μέση τιμή 51,21 /MWh. Ο αντίστοιχος μέσος όρος των τιμών βασικού φορτίου στην αγορά Elspot του Nordpool Spot για τις δύο περιοχές προσφορών της Δανίας ήταν 51,69 /MWh και 51,75 /MWh ενώ για τη Σουηδία 51,34 /MWh. Η ικανότητα 16

18 μεταφοράς στις διασυνδέσεις του ITVC μεταξύ των σκανδιναβικών χωρών και της περιφέρειας CWE αξιοποιήθηκε πλήρως μέσα σε 23 ώρες. Στις 4 Φεβρουαρίου του 2014 ανακοινώθηκε το κλείσιμο της ΕΜCC και η δημιουργία του North Western European (NWE) Price Coupling. Σε αυτό συμμετέχουν τα APX, Belpex, EPEX SPOT and NordPool Spot από πλευράς χρηματιστηρίων ενέργειας και οι 50Hertz, Amprion, Creos, Elia, Energinet.dk, Fingrid, National Grid, RTE, Statnett, Svenska Kraftnät, Tennet B.V. (Netherlands), Tennet GmbH (Germany) and TransnetBW από πλευράς διαχειριστών συστημάτων μεταφοράς των χωρών της βορειοδυτικής Ευρώπης. Η συνεργασία αυτή στοχεύει στον προσδιορισμό της σύζευξης τιμών των ημερησίων αγορών χονδρικής ηλεκτρικής ενέργειας σε αυτή την περιφέρεια, αυξάνοντας την αποτελεσματική απόκτηση των δυνατοτήτων μεταφοράς των διασυνδέσεων των εμπλεκόμενων χωρών και βελτιστοποιώντας το κοινωνικό όφελος. Εικόνα 4: Χώρες που συνδέονται με το Price Coupling of Regions (PCR) (5). Η σύζευξη των βορειοδυτικών Ευρωπαϊκών ημερήσιων αγορών πραγματοποιήθηκε το Φεβρουάριο του 2014 χρησιμοποιώντας έναν κοινό υπολογισμό ημερήσιας τιμής ενέργειας και διευκολύνοντας τη βέλτιστη αξιοποίηση των διασυνδέσεων μεταξύ των αγορών ενέργειας της περιοχής, καλύπτοντας έτσι το 75% της ενεργειακής ζήτησης στην Ευρώπη. Περιλαμβάνει την περιοχή της Σκανδιναβίας (Δανία, Σουηδία, Νορβηγία και Φιλανδία), τη Μεγάλη Βρετανία και τη CWE περιφέρεια (Γερμανία, Γαλλία, Βέλγιο, Λουξεμβούργο και Ολλανδία), ενώ υπάρχουν 17 συμμετέχοντες: APX, Belpex, EPEX SPOT and NordPool Spot,50Hertz, Amprion, Creos, Elia, Energinet.dk, Fingrid, National Grid, RTE, Statnett, Svenska Kraftnät, Tennet B.V. (Netherlands), Tennet GmbH (Germany) and TransnetBW. Παρόλο που κάποια μέλη των χωρών της Βαλτικής και η Πολωνία δεν εμπλέκονται άμεσα, είναι ωστόσο συζευγμένα στη Σκανδιναβική αγορά μέσω του Nordpool Spot και αυτή η σύζευξη 17

19 συνεχίζεται να υποστηρίζεται. Το ίδιο συμβαίνει και με την Αυστρία καθώς οι τιμές της προσδιορίζονται την ίδια χρονική στιγμή με τις τιμές της Γερμανίας. Την πρώτη μέρα της σύζευξης, στην CWE το αποτέλεσμα της ημερήσιας δημοπρασίας έδειξε ισχυρή σύγκλιση ωριαίας τιμής για το Βέλγιο, τη Γαλλία και την Ολλανδία, πλήρως συζευγμένη για πολλές ώρες, ενώ η Γερμανία με τη Γαλλία υπήρξαν συζευγμένες για 8 μόνο ώρες. Οι ημερήσιες τιμές ήταν χαμηλότερες στη Γερμανία, Eur35.98/MWh, στο ΕPEXSPOT και υψηλότερες στην Ολλανδία, Eur44.71/MWh στο APX. Εικόνα 5: Γραφική απεικόνιση των χωρών της Ευρώπης που συμμετέχουν σε κοινά πλαίσια εκκαθάρισης. Επιπλέον, πρέπει να σημειωθεί ότι η Γερμανία με τους τέσσερις διαχειριστές και το EPEXSPOT είναι μέλος του Μulti-Regional Coupling (MRC), μια πανευρωπαϊκή πρωτοβουλία όπου συνεργάζονται επιπλέον τα χρηματιστήρια GME και OMIE και οι διαχειριστές συστημάτων μεταφοράς REE, REN, Τerna. Η σύζευξη αυτή καλύπτει χώρες που κρατούν το 85% της συνολικής ευρωπαϊκής κατανάλωσης (4) (5). Στο διάγραμμα που φαίνεται στην παρακάτω εικόνα μπορούμε να δούμε την καθημερινή διαδικασία που ακολουθείται για το interim tight volume coupling του κοινού πλαίσιού εκκαθάρισης της CWE με την Σκανδιναβία, το οποίο βέβαια είναι εκτός του πλαισίου αυτής της εργασίας. 18

20 Εικόνα 6: Καθημερινή διαδικασία υλοποίησης του CWE- Nordic ITVC (4). 1.3 Τελικός Στόχος Ο απώτερος στόχος των Ευρωπαϊκών ηλεκτρικών αγορών είναι η πλήρης ενσωμάτωσή τους σε μια ενιαία Πανευρωπαϊκή ηλεκτρική αγορά. Ένα ενδιάμεσο βήμα για να οδηγηθούμε από τις εθνικές ενεργειακές αγορές στην Πανευρωπαϊκή αγορά, είναι η δημιουργία τοπικών αγορών, προκειμένου να ενσωματωθούν πρώτα οι γειτονικές αγορές. Τον Φεβρουάριο του 2006, οι Ευρωπαϊκοί ρυθμιστές εκκίνησαν μια πρωτοβουλία για να δημιουργήσουν εφτά τοπικές αγορές. Όπως αναλύθηκε προηγουμένως, οι τοπικές αγορές της κεντρικής ανατολικής και βόρειας Ευρώπης έχουν κάνει σημαντικά βήματα για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος (4). Εικόνα 7: Σύζευξη των ηλεκτρικών αγορών των Ευρωπαϊκών περιοχών για την δημιουργία μιας πανευρωπαϊκής ενιαίας ηλεκτρικής αγοράς (4). 19

21 1.4 Υπολογισμός της Διαθέσιμης Ικανότητας Μεταφοράς Σημαντικό ρόλο για την ενοποίηση των αγορών διαδραματίζουν τα δυο μοντέλα που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της διαθέσιμης ικανότητας μεταφοράς που χρησιμοποιείται στις διασυνοριακές ανταλλαγές ενέργειας. Τα μοντέλα καθορίζουν τη διαθέσιμη ικανότητα στη διασύνδεση μεταξύ δύο χωρών λαμβάνοντας υπόψη καθημερινές παραμέτρους. Σε ένα μηχανισμό σύζευξης αγορών ένα μέρος των διαθέσιμων ικανοτήτων τίθεται στην διάθεση των χρηματιστηρίων ενέργειας ώστε να γίνει η σύζευξη των ημερήσιων αγορών ενέργειας. Τα δυο μοντέλα αυτά είναι το Available Transfer Capacity (ATC) και το Flow Based (FB) (5) Available Transfer Capacity (ATC) Αυτό το μοντέλο χρησιμοποιείται αρκετά μεταξύ των χωρών. Η αναπαράσταση του συστήματος και της διασύνδεσης απλοποιείται στο πλαίσιο αυτού του μοντέλου. Αντί να εξεταστεί το πραγματικό συστήμα (που μπορεί να είναι αρκετά πολύπλοκο), το μοντέλο θεωρεί την διασύνδεση ένα εικονικό τούνελ που επιτρέπει την μεταφορά συγκεκριμένης ποσότητας ενέργειας από μία περιοχή Α σε μία περιοχή Β. Η ροή σε κάθε γραμμή μπορεί να έχει απώλειες και κόστη (Tariffs). Αυτό το μοντέλο έχει την προτίμηση των συμμετεχόντων στην αγορά διότι έχουν συνηθίσει να δουλεύουν με αυτό αλλά και γιατί η πρόβλεψη τιμών των περιοχών προσφορών είναι ευκολότερη απ ότι με το μοντέλο ροής (Flow Based model) (5) Flow Based (FB) Οι ευρωπαϊκές αρχές μέσω των ευρωπαϊκών ρυθμιστικών αρχών προωθούν αυτό το μοντέλο. Είναι πιο πολύπλοκο και πιο κοντά στην πραγματική αναπαράσταση του συστήματος. Αυτό το μοντέλο επιτρέπει μια καλύτερη πρόβλεψη των διασυνοριακών ικανοτήτων και ως εκ τούτου καλύτερη χρήση του συστήματος η οποία συμβάλλει στην βελτίωση της κοινωνικής ευημερίας της συζευγμένης περιοχής τηρώντας παράλληλα τους περιορισμούς της ασφάλειας προμήθειας ενέργειας. Η κύρια διαφορά με το ATC μοντέλο είναι πως πέρα από τις διασυνδετικές γραμμές μεταξύ των περιοχών, λαμβάνει υπόψιν και τις εσωτερικές γραμμές του συστήματος κάθε περιοχής, με αποτέλεσμα να δίνει μεγαλύτερη προσοχή στην ασφάλεια του συστήματος. Το FB μοντέλο άρχισε να χρησιμοποιείται από τις 20 Μαΐου του 2015 αποκλειστικά στην περιοχή CWE αντί για το ATC μοντέλο που χρησιμοποιούταν έως τότε (5). 1.5 Επιλυτής EUPHEMIA Ο επιλυτής που χρησιμοποιείται στη διαδικασία σύζευξης τιμών των περιοχών, λέγεται EUPHΕMIA(Pan-European Hybrid Electricity Market Integration Algorithm). Υπολογίζει τις ημερήσιες τιμές ηλεκτρικής ενέργειας στην Ευρώπη και κατανέμει τη διασυνοριακή δυνατότητα μεταφοράς με δίκαιο και διαφανή τρόπο, υποστηρίζοντας οποιοδήποτε συνδυασμό ATC και Flow-based μοντέλων των συστημάτων των διασυνδέσεων. Με την εφαρμογή του σταμάτησε να χρησιμοποιείται ο επιλυτής COSMOS. 20

22 Τα μέλη της αγοράς υποβάλλουν τις προσφορές στα αντίστοιχα χρηματιστήρια ενέργειας. Ο επιλυτής αποφασίζει ποιες από τις προσφορές θα εκτελεστούν και ποιες θα απορριφθούν και στη συνέχεια τις δημοσιεύει. Η παραπάνω διαδικασία γίνεται με βάση δυο αρχές: Πρώτον, πρέπει το κοινωνικό όφελος που προκύπτει από τις εκτελούμενες εντολές να είναι το μέγιστο δυνατό. Το κοινωνικό όφελος είναι το αποτέλεσμα του αθροίσματος του πλεονάσματος του καταναλωτή (consumer surplus) με το πλεόνασμα του παραγωγού (producer surplus) και με τη χρέωση συμφόρησης των περιοχών (congestion rent). Δεύτερη απαίτηση είναι η ροή ενέργειας που προκαλείται από τις εκτελέσιμες προσφορές να μην υπερβαίνει την ικανότητα μεταφοράς του σχετικού συστήματος. Εικόνα 8: Προσδιορισμός του κοινωνικού οφέλους (7). Στην τοπολογία του συστήματος περιλαμβάνονται οι περιοχές προσφοράς, δηλαδή οι μικρότερες "οντότητες" που αντιπροσωπεύουν μια δοσμένη αγορά όπου μπορούν να υποβληθούν προσφορές. Ο επιλυτής υπολογίζει μία τιμή εκκαθάρισης για κάθε περιοχή ζήτησης ανά περίοδο και μια ανταποκρινόμενη καθαρή θέση για την ίδια περιοχή. Οι περιοχές ζήτησης ανταλλάσσουν ενέργεια μεταξύ τους με βάση τα μοντέλα που περιεγράφηκαν νωρίτερα: ATC model, Flow-based model και Hybrid model που είναι συνδυασμός και των δύο. Όσο αφορά τα δεδομένα των συστημάτων, ο επιλυτής αρχικά υποστηρίζει την οριοθέτηση στις αλλαγές των καθαρών θέσεων από τη μία ώρα στην άλλη. Οι γραμμές διασύνδεσης προσανατολίζονται από μία περιοχή ζήτησης Α (την πηγή) σε μία άλλη περιοχή C. Μια θετική τιμή δείχνει ροή από την Α στη C ενώ μία αρνητική τιμή δείχνει το αντίθετο. Εάν υπάρχει αρνητική τιμή εξ αρχής στην προσανατολισμένη γραμμή σημαίνει ότι η ροή αναγκάζεται να πηγαίνει προς την αντίθετη κατεύθυνση από αυτή που έχει οριστεί. Οι ροές του market coupling έχουν κατά κανόνα κατεύθυνση από τις περιοχές χαμηλών τιμών στις περιοχές υψηλών τιμών. Ωστόσο, αυτή η απλή σχέση δεν ισχύει πάντοτε, όπως π.χ. στην 21

23 περίπτωση περιορισμών σχετικών με την αλλαγή κατεύθυνσης της ροής σε μία διασύνδεση από ώρα σε ώρα («ramping») ή αν πρέπει να ληφθούν υπόψιν οι απώλειες συστήματος στις διασυνδέσεις. Σε μία γραμμή επίσης μπορεί να υπάρξουν απώλειες και επομένως να μεταφερθεί μειωμένη ενέργεια στο άλλο της άκρο, αλλά και κόστη ροής (ταρίφες) που προκύπτουν από εμπορικά καλώδια DC (που λειτουργούν από ιδιωτικές επιχειρήσεις). Εάν η διαφορά μεταξύ των τιμών εκκαθάρισης δύο εμπλεκόμενων αγορών είναι μικρότερη από την ταρίφα τότε η ροή είναι μηδενική, ενώ υπάρχει ροή εάν η διαφορά είναι ίση με την ταρίφα. Στην περίπτωση που είναι μεγαλύτερη, η χρέωση συμφόρησης γίνεται θετική. Υπάρχουν επιπλέον όρια που περιορίζουν τη ροή που μπορεί να περάσει από μια γραμμή τη μία περίοδο συναλλαγών (ώρα) με βάση τη ροή που περνάει την προηγούμενη περίοδο συναλλαγών. Κάθε χρηματιστήριο ενέργειας λειτουργεί διάφορες περιοχές συναλλαγών (bidding areas), καθορίζοντας τις τιμές που προκύπτουν ανάλογα με το σύνολο των προσφορών και της ζήτησης. Για κάθε περιοχή μπορεί να προκύψει, από το χρηματιστήριο ενέργειας, διαφορετική τιμή συναλλαγών, που πρέπει να σέβεται τα όρια της εκάστοτε αγοράς. Τα δεδομένα εξόδου του επιλυτή EUPHEMIA είναι η τιμή και η καθαρή θέση για κάθε περιοχή προσφορών, οι ροές σε κάθε διασύνδεση και οι μπλοκ προσφορές (5) (7). 22

24 2. ATC-model 2.1 Γενική περιγραφή της μεθόδου Το όραμα μιας ενιαίας ευρωπαϊκής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας οδήγησε στην ανάγκη ανάπτυξης μια μεθόδου για την διαχείριση των γραμμών μεταφοράς και της διαθέσιμης μεταφερόμενης ισχύος μέσω αυτών. Στο πλαίσιο αυτής της ανάγκης δημιουργήθηκε μια μέθοδος υπολογισμού της ικανότητας μεταφοράς μεταξύ των διάφορων ευρωπαϊκών διασυνδέσεων, η οποία υπήρξε ιδιαίτερα διαδεδομένη μέχρι τις αρχές του Πρόκειται για την μέθοδο της Διαθέσιμης Ικανότητας Μεταφοράς (Available Tranfer Capacity- ATC). Σκοπός της μεθόδου είναι η βέλτιστη αξιοποίηση της ενέργειας έχοντας ως στόχο την προαγωγή και την αύξηση της κοινωνικής ευημερίας και του κοινωνικού συμφέροντος. Για τον καταμερισμό των ποσοτήτων ενέργειας μέσω άμεσων δημοπρασιών(explicit auctions), έτσι ώστε να επιτευχθεί η οικονομικά ανταγωνιστικότερη λύση, προηγείται ο υπολογισμός της διαθέσιμης ικανότητας μεταφοράς-atc από τους αντίστοιχους Διαχειριστές του εκάστοτε Συστήματος Μεταφοράς(TSOs). Συνεπώς, γίνεται αντιληπτό ότι τόσο για τους συμμετέχοντες της αγοράς όσο και για τους TSOs είναι κομβικής σημαίας η γνώση των τιμών των ποσοτήτων ATC και NTC, οι ορισμοί των οποίων παρουσιάζονται παρακάτω. Οι μεν συμμετέχοντες των αγορών προσδοκούν και σχεδιάζουν τις διασυνοριακές τους συναλλαγές βάσει των ποσοτήτων ATC και NTC ενώ οι διαχειριστές των συστημάτων διαχειρίζονται τις διεθνείς συναλλαγές ηλεκτρικής ενέργειας. Λαμβάνοντας υπόψη την σημασία των ποσοτήτων μεταφορικής ικανότητας, καθώς οι προαναφερθείσες καθορίζουν τις πιθανότητες εισόδου των ενδεχόμενων συμμετεχόντων στις αγορές, γίνεται σαφές ότι οι TSOs επιβάλλεται να πραγματοποιούν τους υπολογισμούς και τις αξιολογήσεις τους με διαφάνεια, σαφήνεια και λειτουργικότητα. Η μέθοδος ATC τείνει να εξαλείψει την πολυπλοκότητα που παρουσιάζει το ευρωπαϊκό σύστημα διασύνδεσης, χρησιμοποιώντας για τον προγραμματισμό και την επίτευξη των διασυνοριακών συναλλαγών μόνο την διαθέσιμη Ικανότητα Μεταφοράς από την περιοχή Α στην περιοχή διασύνδεσης Β και αντίστροφα θεωρώντας ότι οι δύο περιοχές συνδέονται μέσω μίας και μόνο διασυνδετικής γραμμής. Το προϊόν (δηλαδή η διαθέσιμη ισχύς) τίθεται σε δημοπρασία και έπειτα οι συναλλαγές ενέργειας προγραμματίζονται βάση των συμβολαίων που έχουν προκύψει. Σε αυτή την περίπτωση, οι διαχειριστές του συστήματος μεταφοράς (TSOs) των εμπλεκόμενων αγορών διοργανώνουν κοινές ή ξεχωριστές δημοπρασίες όπου πραγματοποιείται ο καταμερισμός των διαθέσιμων ποσοτήτων (ATC). Σε περίπτωση που η διαθέσιμη ισχύς δεν ανταποκρίνεται στην ζήτηση τότε οι TSOs λαμβάνουν ένα εισόδημα λόγω της υφιστάμενης συμφόρησης (congestion income) με σκοπό την αναβάθμιση και την επέκταση του συστήματος μεταφοράς. Τα μέλη της αγοραστικής σκακιέρας υποχρεούνται να λάβουν τελική απόφαση για τις αγοραστικές τους κινήσεις μόνο στην δημοπρασία που αναφέρεται σε αγοραπωλησίες του επόμενου εικοσιτετράωρου (day-ahead spot market) παρόλο που τα αγοραστικά δικαιώματα των ετήσιων και μηνιαίων δημοπρασιών λειτουργούν ως «κρατήσεις» διαθέσιμης χωρητικότητας (capacity reservations). 23

25 Αξίζει, τέλος, να σημειωθεί ότι οι δημοπρασίες ισχύος πραγματοποιούνται ξεχωριστά από τις δημοπρασίες της ηλεκτρικής ενέργειας γεγονός που μπορεί να μην οδηγήσει στην αποδοτικότερη χρήση των διασυνδέσεων λόγω έλλειψης επαρκής πληροφόρησης μεταξύ των δημοπρασιών. (6), (8) Ορισμοί Διαθέσιμη Ικανότητα Μεταφοράς - ATC Ως Διαθέσιμη Ικανότητα Μεταφοράς-ATC ορίζεται η ικανότητα μεταφοράς Ηλεκτρικής ενέργειας που παραμένει στην Γραμμή Μεταφοράς για περαιτέρω εμπορική δραστηριότητα, πέρα και επιπλέον από αυτή που έχει ήδη εκχωρηθεί (Already Allocated Capacity-AAC). Η Διαθέσιμη Ικανότητα Μεταφοράς είναι μέρος του NTC που παραμένει διαθέσιμο μετά από κάθε φάση εκχώρησης, για περαιτέρω εμπορική δραστηριότητα. (9) ATC= NTC-AAC Για την αποσαφήνιση των όρων που χρησιμοποιούνται στον παραπάνω ορισμό ακολουθούν οι ορισμοί των αναγκαίων όρων: Εκχωρημένη Ισχύς-AAC Ως Εκχωρημένη Ισχύς(Already Allocated Capacity-AAC) αναφέρεται το σύνολο των MW των εκχωρημένων δικαιωμάτων μεταφοράς είτε αυτά αφορούν ισχύ είτε προγράμματα ανταλλαγών ανάλογα με την μέθοδο εκχώρησης. (9) Καθαρή Ικανότητα Μεταφοράς-NTC Ως Καθαρή Ικανότητα Μεταφοράς(Net Transfer Capacity-NTC) ορίζεται το μέγιστο συνολικό πρόγραμμα ανταλλαγών μεταξύ δύο γειτονικών περιοχών ελέγχου, λαμβάνοντας υπόψη τις τεχνικές αβεβαιότητες των μελλοντικών συνθηκών του συστήματος. (9) NTC=TTC-TRM Η ποσότητα NTC μπορεί να καταμεριστεί σε διαφορετικά χρονικά πλαίσια ώστε να καλύψει την ανάγκη για ασφαλές εμπόριο μεγαλύτερων χρονικών πλαισίων και περιόδων και για να παρέχει δυνατότητα συντομότερων συναλλαγών. (10) Συνολική Ικανότητα Μεταφοράς-TTC Ως Συνολική Ικανότητα Μεταφοράς(Total Transfer Capacity-TTC) ορίζεται το μέγιστο πρόγραμμα ανταλλαγών μεταξύ δύο γειτονικών περιοχών ελέγχου το οποίο είναι συμβατό με τα λειτουργικά πρότυπα ασφαλείας που εφαρμόζονται σε κάθε σύστημα όταν οι μελλοντικές συνθήκες του συστήματος, παραγωγή και καμπύλη φορτίου, είναι γνωστές εκ των προτέρων. (9) Αξίζει να σημειωθεί ότι αβεβαιότητες που σχετίζονται με τις προβλέψεις σχετικά με την ισχύ του συστήματος για μια συγκεκριμένη μελλοντική χρονική περίοδο ενδέχεται να μειωθούν καθώς πλησιάζουμε στο συγκεκριμένο χρονικό πλαίσιο. Συνεπώς, ποσότητα TTC μπορεί να ποικίλει καθώς προσεγγίζουμε το χρονικό πλαίσιο εκτέλεσης μιας συναλλαγής 24

26 λόγω της ακριβέστερης γνώσης του προγράμματος των μονάδων παραγωγής, το μοτίβο του φορτίου, τη διαθεσιμότητα του συστήματος και την διαθεσιμότητα των γραμμών. (10) Περιθώριο Αξιοπιστίας Μεταφοράς-TRM Ως Περιθώριο Αξιοπιστίας Μεταφοράς (Transmission Reliability Margin-TRM) ορίζεται το περιθώριο ασφαλείας που αντιμετωπίζει τις αβεβαιότητες των υπολογιζόμενων τιμών TTC, οι οποίες προκύπτουν από: Ακούσιες Αποκλίσεις των φυσικών ροών κατά την διάρκεια των χειρισμών λόγω της φυσικής λειτουργίας της δευτερεύουσας ρύθμισης Έκτακτες ανταλλαγές μεταξύ των Διαχειριστών Συστημάτων για να αντιμετωπιστούν μη αναμενόμενες εκτός ισορροπίας καταστάσεις σε ανακρίβειες πραγματικού χρόνου, όπως παραδείγματος χάρη στη συλλογή δεδομένων και στις μετρήσεις (9) Η ποσότητα TRM σχετίζεται με την εφαρμογή σε πραγματικό χρόνο (real time operation) και η τιμή της καθορίζεται από κάθε TSO ώστε να διασφαλίζεται η ασφάλεια του εγχειρήματος για το εκάστοτε σύστημα μεταφοράς. Η τιμή TRM ενδέχεται να ποικίλει από περιόδους σε περιόδους ή λόγω πιθανών τροποποιήσεων στο σύστημα ενέργειας. (10) Γραφική απεικόνιση της συσχέτισης των ανωτέρω μεγεθών Εικόνα 9: Συσχέτιση μεγεθών ATC, NTC και AAC 25

27 2.2 Ανάλυση της Μεθόδου Στην προσπάθεια διαχείρισης της συμφόρησης με χρήση της μεθόδου που βασίζεται στην χρήση της ποσότητας ATC ως περιορισμοί του συστήματος μεταφοράς χρησιμοποιείται η Ικανότητα Μεταφοράς του Συστήματος (Net Transfer Capacity-NTC) και η Διαθέσιμη Ικανότητα Μεταφοράς (ATC). Για την επίτευξη της βέλτιστης λύσης βάσει της συγκεκριμένης μεθόδου πρέπει να ακολουθηθεί η παρακάτω διαδικασία: Επιλογή μιας στοιχειώδους περίπτωσης που να προσεγγίζει όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά την υφιστάμενη κατάσταση Υπολογισμός των φυσικών ορίων των γραμμών μεταφοράς Αποτελεσματική αξιοποίηση των φυσικών ορίων των γραμμών ώστε να μεγιστοποιηθεί η ποσότητα συναλλαγών, από όπου προκύπτει και η ποσότητα NTC Αναπροσαρμογή της ποσότητας NTC σε επιμέρους ποσότητες ATC με βάση την εκάστοτε χρονική περίοδο που έχει επιλεγεί. (11) Περιορισμοί της μεθόδου (ATC-base constrains) Η μέθοδος διαχειρίζεται την συμφόρηση των γραμμών βάσει της ποσότητας ATC που υπολογίστηκε. Έτσι η βασική αρχή στην προσπάθεια σύζευξης των αγορών (market coupling) είναι ότι η αγορά με την μικρότερη τιμή εξάγει ενέργεια ενώ η αγορά με την υψηλότερη τιμή εισάγει ενέργεια. Στόχος αυτής της διαδικασίας είναι η επίτευξη όσο το δυνατόν ενιαίας τιμής της ενέργειας στις χώρες όπου υπάρχει η σύζευξη. Συγκεκριμένα, στην περίπτωση σύζευξης δύο αγορών, δύο είναι οι δυνατές καταστάσεις που μπορούν να προκύψουν i. Είτε η ποσότητα ATC είναι αρκετά μεγάλη και η τιμή της ενέργειας εξισώνεται και στις δύο χώρες οπότε έχουμε σύγκλιση τιμών σε ενιαία τιμή της αγοράς ii. Είτε η ποσότητα ATC δεν είναι αρκετά ικανοποιητική και οι τιμές δεν μπορούν να εξισωθούν (8) Φάση προγραμματισμού Ο προγραμματισμός και ο υπολογισμός της μελλοντικής διαθέσιμης ικανότητας μεταφοράς, βασικός υπολογισμός-base case, βασίζεται σε φαινόμενα που έχουν παρατηρηθεί στο ηλεκτρικό σύστημα κατά το παρελθόν. Τα φαινόμενα αυτά ενσωματώνονται στον υπολογισμό της ισχύος βάσει προσυμφωνημένων κατευθυντήριων γραμμών που ανταποκρίνονται στην, βάση προβλέψεων, κατάσταση του συστήματος. Οι TSOs προσδιορίζουν μέσω του υπολογισμού των μεγεθών TTC και TRM την τιμή του NTC η οποία όμως είναι ενδεικτική και μη δεσμευτική. Οι συμμετέχοντες των αγορών λαμβάνουν ένα σημάδι για την μελλοντική πορεία των αγορών μέσω του NTC αλλά θα πρέπει να είναι ενήμεροι ότι ενδέχεται να υπάρξει αναπροσαρμογή των τιμών αυτών σύμφωνα με τις επικρατούσες συνθήκες του συστήματος καθώς μεταβάλλεται ο χρονικός ορίζοντας προγραμματισμού. (10) 26

28 2.2.3 Φάσεις καταμερισμού Η προσπάθεια για ταυτόχρονη ικανοποίηση των αναγκών των διαφορετικών συμμετεχόντων της αγοράς οδήγησε στον καταμερισμό της διαθέσιμης ικανότητας διασύνδεσης σε διάφορες χρονικές περιόδους, έτσι ώστε να διασφαλίζεται το μακροπρόθεσμο εμπόριο(long term trading) ενώ ταυτόχρονο παραμένει διαθέσιμη ποσότητα για το βραχυπρόθεσμο εμπόριο (short term trading). Ο χωρισμός της διαθέσιμης ισχύος σε διαφορετικά χρονικά πλαίσια αντανακλά επίσης την ανάγκη για επαναπροσδιορισμό της διαθέσιμης ικανότητας μεταφοράς καθώς πλησιάζουμε στον πραγματικό χρόνο συναλλαγών. Η ισχύς συναλλαγής που έχει υπολογιστεί βάσει προβλέψεων του συστήματος ενέργειας οφείλει να προσαρμοστεί στις απροσδόκητες αλλαγές της ροής φορτίων που προκύπτουν από τα διαφορετικά χρονικά στάδια του καταμερισμού. Το σύνολο των χρονικών πλαισίων (από τα ετήσια μέχρι τα ενδοημερήσια) και ο διαχωρισμός της διαθέσιμης ικανότητας μεταφοράς μεταξύ αυτών αποτελεί προϊόν ισχύος (capacity product) και ενσωματώνεται στην διαδικασία καταμερισμού που διενεργείται από τους ενδιαφερόμενους TSOs. Για τον καταμερισμό,που λαμβάνει χώρα τοπικά από τους TSOs των οποίων τα συστήματα μεταφοράς εμπλέκονται σε κάποια συμφόρηση, οι επιλεγμένες πιθανές καταστάσεις ποικίλουν ανάλογα με το χρονικό πλαίσιο στο οποίο αναφέρονται. Για τον καταμερισμό της μακροχρόνιας περιόδου(long term frame) οι πιθανές καταστάσεις διαχείρισης εμπίπτουν σε αυτές της φάσης σχεδιασμού που αναφέρθηκαν σε προηγούμενη ενότητα. Στην περίπτωση, όμως, συντομότερου χρονικού πλαισίου ( μηνιαίο έως και ημερήσιο προγραμματισμό) οι πιθανές καταστάσεις διαχείρισης πρέπει να ανταποκρίνονται τόσο στην κανονική λειτουργία του συστήματος όσο και στις απαιτήσεις των ωρών αιχμής που αναμένεται να προκύψουν. Όλα τα προγράμματα ανταλλαγών και οι καταμερισμένες χωρητικότητες οφείλουν να επιβεβαιωθούν ως προς την εφαρμογή τους από την προηγούμενη μέρα σύμφωνα με την αρχή «use it or lose it. Τα προγράμματα, των οποίων η εφαρμογή έχει επιβεβαιωθεί, αποτελούν τις Επιβεβαιωμένες Συναλλαγές(Confirmed Exchanges-CEs) και προς τις δύο κατευθύνσεις των συναλλαγών. (10) Αλγόριθμος υπολογισμού της μεθόδου Για την εκπόνηση αποτελεσμάτων και την λύση του προβλήματος χρησιμοποιείται ο βασικός αλγόριθμος, στον οποίο δεν υπεισέρχονται περιορισμοί χωρητικότητας γραμμών (infinitive capacity market coupling), στον οποίο εισάγονται οι περιορισμοί που υπαγορεύονται από την μέθοδο χρήσης της ποσότητας ATC για την διαχείρισης συμφόρησης των γραμμών. Στην συνέχεια παρατίθενται οι αλγόριθμοι που χρησιμοποιούνται σε εκάστοτε περίπτωση ξεκινώντας από την ιδανική περίπτωση της άπειρης χωρητικότητας των γραμμών. Infinitive Capacity Market Coupling Συμβολισμός: z ϵ Z : Μία περιοχή πλειοδότησης z ανάμεσα σε Z περιοχές πλειοδότησης(bidding areas) 27

29 b ϵ B : Ένας πλειοδότης b ανάμεσα σε B πλειοδότες (bidders) Παράμετροι: ( Q b z, P b z ) : H προσφορά του πλειοδότη b στην περιοχή z. Η ποσότητα Q b z είναι αρνητική στην περίπτωση προσφοράς (supply bid) και αρνητική στην περίπτωση ζήτησης (demand bid). Μεταβλητές: X b z : Το προκαθορισμένο ποσοστό μιας προσφοράς του πλειοδότη b, μεταξύ των τιμών 0 και 1. NEX z : Η θέση συναλλαγής του συστήματος μιας περιοχής πλειοδότησης z σε MW. Η ποσότητα αυτή είναι θετική αν η περιοχή πλειοδότησης έχει εξαγωγική θέση. Στόχος: Στόχος είναι η μεγιστοποίηση της ευημερίας της αγοράς στον προγραμματισμό της προηγούμενης μέρας (day-ahead market welfare DAMW) max x z b zz Περιορισμοί: bb Q P x z z z b b b Οι απαιτήσεις για διατήρηση της ισορροπίας υπαγορεύουν ότι η ποσότητα που παρέχεται πρέπει να ισούται με την ποσότητα που αγοράζεται: zz NEX z 0 Όπου: z z NEX Q x 0 z b b bb ATC Market Coupling Στην περίπτωση της σύζευξης των αγορών με την μέθοδο της χρήσης της ποσότητας ATC στο αλγοριθμικό μοντέλο της άπειρης χωρητικότητας που προηγήθηκε προστίθενται επιπλέον παράμετροι και περιορισμοί. Οι περιορισμοί αυτοί αποσκοπούν στην εισαγωγή νέων ορίων που θα οδηγήσουν σε νέα, βέλτιστη και αποδοτικότερη λύση του προβλήματος της συμφόρησης. Παράμετροι: NTC z1,z2 : Η μέγιστη επιτρεπτή ποσότητα συναλλαγών σε MW από την περιοχή z1 στην z2 Μεταβλητές: BEX z1,z2 : Η ποσότητα συναλλαγής από το z1 στο z2 σε MW. 28

30 Περιορισμοί: 0 BEX των γραμμών Και z1, z2 z1, z2, ο περιορισμός αυτός εισάγεται λόγω των μεταφορικών ορίων NTC z', z z, z' NEX z BEX BEX z' Z 0 zz, μέσω αυτού του περιορισμού απεικονίζεται η ανάγκη εξασφάλισης της ισορροπίας μεταξύ των συναλλαγών (12). 2.3 Επεξήγηση της μεθόδου ATC μέσω παραδείγματος Βάσει της αρχής λειτουργίας των συζευγμένων αγορών, η αγορά με την μικρότερη τιμή ηλεκτρικής ενέργειας εξάγει στην αγορά με την μεγαλύτερη τιμή. Κάνοντας χρήση της μεθόδου ATC δύο είναι οι πιθανές καταστάσεις, οι οποίες μπορούν να προκύψουν και εξαρτώνται από το ύψος της ποσότητας ATC δηλαδή από την εμφάνιση συμφόρησης ή όχι στις διασυνδετικές γραμμές. Οι δυο αυτές περιπτώσεις περιγράφονται παρακάτω με την χρήση παραδείγματος Σύζευξη αγορών με επαρκή ATC-χωρίς συμφόρηση Αρχικά, θεωρούμε δύο αγορές Α και Β για τις οποίες δεχόμαστε ότι η τιμή της αγοράς Α είναι μικρότερη από την τιμή της αγοράς Β. Συνεπώς η αγορά Α τείνει να εξάγει ηλεκτρική ενέργεια στην αγορά Β. Η συναλλαγή αυτή έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της τιμής της γοράς Α και την ταυτόχρονη μείωση της τιμής της αγοράς Β. Στην περίπτωση που η τιμή της ποσότητας ATC από την αγορά Α στην αγορά Β είναι τέτοια ώστε να μην εμφανίζεται συμφόρηση στις γραμμές διασύνδεσης, μπορεί να επιτευχθεί κοινή τιμή στην αγορά (price convergence) έτσι ώστε να μην απαιτούνται περαιτέρω συναλλαγές ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ των δύο αγορών. Η περίπτωση αυτή παρουσιάζεται με το παρακάτω διάγραμμα όπου απεικονίζεται η μετακίνηση της καμπύλης προσφοράς και ζήτησης στις αγορές Α και Β αντίστοιχα, καθώς και η επίτευξη ενιαίας τιμής στις δύο αγορές. 29

31 Εικόνα 10: Παρουσίαση σύζευξης δύο αγορών-επαρκής ATC Σύζευξη αγορών με ανεπαρκή ATC-συμφόρηση Έχοντας ως δεδομένο την κατάσταση των τιμών και συναλλαγών μεταξύ των αγορών Α και Β από την προηγούμενη περίπτωση, εξετάζουμε τώρα την περίπτωση όπου η τιμή της ποσότητας ATC από την αγορά Α στην αγορά Β δεν είναι ικανοποιητική ώστε να επιτρέπει την εναρμόνιση των τιμών στις δύο αγορές. Στην περίπτωση αυτή η ενέργεια που συναλλάσσεται μεταξύ των αγορών ισούται με την διαθέσιμη ποσότητα ATC ενώ οι τιμές στις δύο αγορές διαμορφώνονται από τις καμπύλες προσφοράς και ζήτησης αντίστοιχα. Στο παρακάτω διάγραμμα απεικονίζεται αυτή η περίπτωση της σύζευξης των αγορών. Η εξαγόμενη ενέργεια από την αγορά Α αγοράζεται στην τιμή P A* και εισάγεται στην αγορά Β όπου αγοράζεται στην τιμή P B*. Εικόνα 11: Παρουσίαση σύζευξης αγορών-ανεπαρκής ATC. 30

32 Η διαφορά των δύο τιμών, P A* και P B*, πολλαπλασιασμένη με την ποσότητα συναλλαγής ATC αποτελεί έσοδο για τον διαχειριστή του συστήματος μεταφοράς (TSO) της χώρας που εξάγει που προκύπτει λόγω της συμφόρησης (congestion revenue). Ο διαχειριστής έχει το δικαίωμα να συλλέξει και να χρησιμοποιήσει το congestion revenue, σύμφωνα με την οδηγία No1228/2003 του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου με απώτερο σκοπό την συντήρηση και ανάπτυξη του συστήματος μεταφοράς του. (8) 2.3 Το φαινόμενο της Παράλληλης Ροής Φορτίων («parallel flow phenomena) Στα πλαίσια των διμερών συναλλαγών μεταξύ δύο γειτονικών περιοχών η μέθοδος που περιεγράφηκε παραπάνω θα μπορούσε να ταυτιστεί με τις ροές ενέργειας μεταξύ δύο γειτονικών περιοχών μόνο στην ιδανική περίπτωση, όπου οι δύο περιοχές συνδέονται με μία μοναδική γραμμή. Σε ένα ευρέως συνδεδεμένο σύστημα, όμως, η ροή ενέργειας μεταξύ δύο γειτονικών περιοχών Α και Β μπορεί να θεωρηθεί ως η υπέρθεση δύο ροών: μίας απευθείας ροής(direct flow) που σχετίζεται με τις συναλλαγές μεταξύ Α και Β και μια παράλληλης ροής(parallel flow) που σχετίζεται με τις συναλλαγές σε όλο το υπόλοιπο σύστημα και την τοποθεσία των σημείων παραγωγής και κατανάλωσης των διάφορων ηλεκτρικών συστημάτων. Παράλληλη ροή θα υπήρχε ακόμα και στην περίπτωση όπου όλες οι συναλλαγές ενέργειας μεταξύ των διασυνδεδεμένων περιοχών τεθούν στο μηδέν. Εικόνα 12: Parallel Flow example 31

33 Συνεπώς σε ένα ευρέως συνδεδεμένο σύστημα οι πληροφορίες που μπορούν να προκύψουν και να χρησιμοποιηθούν για τον καταμερισμό της ισχύος είναι περιορισμένες και παρουσιάζονται παρακάτω: Οι ποσότητες TTC και NTC υπολογίζονται μεταξύ δύο γειτονικών περιοχών, θεωρώντας ότι συναλλαγές τροποποιούνται μόνο μεταξύ των δυο αυτών περιοχών ενώ οι υπόλοιπες, μεταξύ άλλων διασυνδεδεμένων μελών, παραμένουν αμετάβλητες. Το γεγονός αυτό έχει δύο επιπτώσεις. i. Οι δημοσιευμένες τιμές δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον ακριβή σχεδιασμό των συναλλαγών αν δεν ανταποκρίνονται στην παραγωγή και την κατανάλωση των μελών της περιοχής ελέγχου για την οποία προσδιορίζεται η Ικανότητα Μεταφοράς. ii. Σε περίπτωση που οι προσδιορισθείσες τιμές για τις συναλλαγές μεταξύ των υπόλοιπων συνδεδεμένων μελών διαφέρουν αρκετά από την κατάσταση που θεωρήθηκε ως βάση, τότε οι τιμή του TTC μπορεί να διαφέρει αρκετά από αυτή που προβλέφθηκε αρχικά. Το γεγονός αυτό έχει σημαντική επιρροή στον υπολογισμό του NTC. Οι ποσότητες NTC μεταξύ ζευγών περιοχών ελέγχου σε ένα διασυνδεδεμένο σύστημα ενέργειας είναι αλληλεξαρτώμενες. Για λόγους απλότητας και για λόγους σχεδιασμού και προγραμματισμού δημοσιεύονται, συνήθως, οι ποσότητες NTC οι οποίες δεν αντανακλούν την αλληλεξάρτηση των προκειμένων τιμών. Μόνο σε περίπτωση πολύ ισχυρής αλληλεξάρτησης των τιμών NTC παρέχονται περισσότερες πληροφορίες μέσω υπολογισμού της μεταφορικής ικανότητας μεταξύ συγκεκριμένων περιοχών. Για καλύτερη κατανόηση θεωρούμε δύο περιοχές Α και Β οι οποίες συζευγνύονται λόγω των συναλλαγών τους με μια περιοχή Γ. Τότε η ποσότητα NTC θα υπολογιστεί από την περιοχή Α στην Γ, από την περιοχή Β στην Γ αλλά και από την περιοχή Α και Β, ως ολότητα, στην Γ. Κατά τη φάση του καταμερισμού θα πρέπει να τηρηθούν τα όρια σύζευξης, ενώ ο καταμερισμός μπορεί να οδηγήσει σε νέους περιορισμούς. Για παράδειγμα, η συνολική Ικανότητα Μεταφοράς από την περιοχή Α προς την Γ αθροιστικά με την Ικανότητα Μεταφοράς από την περιοχή Β στην Γ μπορεί να ξεπερνάει την μέγιστη Ικανότητα Μεταφοράς της περιοχής Γ. Ο περιορισμός αυτός θα πρέπει να ληφθεί υπόψη στην φάση του καταμερισμού ώστε οι συναλλαγές να γίνονται με ασφάλεια. Τα κριτήρια, βάσει των οποίων γίνεται ο καταμερισμός των χωρητικοτήτων μεταξύ των περιοχών Α και Β προς την περιοχή Β, εμπεριέχουν οικονομικούς περιορισμούς με βάση την προαγωγή του κοινωνικού συμφέροντος. (10) 2.4 Συμπεράσματα Από όσα προηγήθηκαν γίνεται αντιληπτό ότι η μέθοδος ATC αποτελεί μια απλουστευμένη μέθοδο για τον υπολογισμό της διαθέσιμης ικανότητας μεταφοράς. Οι συναλλαγές θεωρείται ότι γίνεται μέσω μίας κοινής γραμμής σύζευξης με αποτέλεσμα να χρειάζεται μόνο ο υπολογισμός των ποσοτήτων NTC και ATC μεταξύ των διασυνδεδεμένων περιοχών. Παρ όλα αυτά, λόγω της απλότητας της μεθόδου και των θεωρήσεων που αυτή 32

34 χρησιμοποιεί για την επίτευξη αποτελέσματος η μέθοδος δεν μπορεί να καταλήξει στα βέλτιστα δυνατά αποτελέσματα σε ένα ευρέως διασυνδεδεμένο και περίπλοκο σύστημα ενέργειας, όπως είναι τα σημερινά συστήματα. Το όραμα μιας ενιαίας αγοράς ενέργειας απαιτεί την χρήση πιο αποτελεσματικών μεθόδων, οι οποίες θα καταλήγουν στο βέλτιστο δυνατό αποτέλεσμα με άξονα την καλύτερη δυνατή αξιοποίηση του παραγωγικού δυναμικού των διασυνδεδεμένων περιοχών και την αύξηση του κοινωνικού συμφέροντος. Στην προσπάθεια ανάπτυξης μιας τέτοιας μεθόδου η ποσότητα NTC αντικαθίστανται από τη ροή φορτίου ώστε να προκύψει πιο ακριβής απεικόνιση του συστήματος ενέργειας. Η μέθοδος του Φορτίου Ροής( Flow-Based Method) αναλύεται στην συνέχεια. 33

35 3. Θεωρητική Προσέγγιση της μεθόδου φορτίου ροής- Flow-Based method 3.1. Γενική αρχές Η Flow-Based (FB) μέθοδος βασίζεται, όπως και η μέθοδος ATC, στο γεγονός ότι η ηλεκτρική ενέργεια ρέει από μια πηγή (γεννήτριες των εργοστασίων παραγωγής) προς την κατανάλωση (βιομηχανίες, νοικοκυριά, κ.α.). Τα μοντέλα της ροής στο συστήμα προκύπτουν από την παραγωγή της πηγής, από την κατανάλωση που γίνεται και από την τοπολογία το συστήματος ανά πάσα στιγμή. Ο ηλεκτρισμός μεταδίδεται προς όλα τα διαθέσιμα παράλληλα μονοπάτια, σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής. Μια απλοϊκή εξήγηση για την FB μεθοδολογία θα μπορούσε να είναι ότι αποτελεί μια μέθοδο υπολογισμού της διαθέσιμης ικανότητας μεταφοράς υπολογίζοντας τα φυσικά όρια που υπάρχουν στα στοιχεία του συστήματος, τα οποία επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από τις διασυνοριακές ανταλλαγές ενέργειας. Το γεγονός ότι τέτοια στοιχεία θα μπορούσαν να είναι εσωτερικά στοιχεία του συστήματος (γραμμές μεταφοράς), είναι αυτό που καθιστά την FB μεθοδολογία πιο ικανοποιητική σε επίπεδο ασφάλειας από την ATC, η οποία μελετά μόνο τις γραμμές διασύνδεσης μεταξύ των περιοχών. Το FB μοντέλο είναι μια μεθοδολογία που περιγράφει το συστήμα, με σκοπό να λάβει υπόψιν την επίδραση των διασυνοριακών ανταλλαγών ενέργειας στους περιορισμούς ασφαλείας κατά την βελτιστοποίηση των ροών της αγοράς (παραδείγματος χάριν την εξίσωση της προσφοράς και της ζήτησης) για την περιοχή στην οποία αναφερόμαστε, προσφέροντας έτσι την μέγιστη διαθέσιμη ικανότητα μεταφοράς και μεγιστοποιώντας την κοινωνική ευημερία που δημιουργείται (13). Ένας από τους στόχους της FB μεθόδου είναι να καταστήσει δυνατή την διαφανή διαχείριση του συστήματος η οποία θα ήταν όσο το δυνατόν πιο κοντά στον πραγματικό χρόνο. Γι αυτό και το μοντέλο απεικονίζει με τον απλούστερο εφικτό τρόπο τους περιορισμούς της ροής, οι οποίοι θα μπορούσαν να εμφανιστούν κατά την διάρκεια των εμπορικών ανταλλαγών. Σύμφωνα με τα παραπάνω το FB μοντέλο λειτουργεί σύμφωνα με την παραδοχή ότι είναι μια γραμμική αναπαράσταση της πραγματικότητας, ισοδύναμη με την προσέγγιση του συνεχούς ρεύματος. Επίσης στο μοντέλο αυτό κάθε ισορροπημένη περιοχή θεωρείται ως ένα κέντρο που συνδέεται με τα υπόλοιπα κέντρα με συνοριακές διασυνδέσεις με περιορισμένη ικανότητα μεταφοράς. Η έννοια του κέντρου στο μοντέλο μας αντιπροσωπεύει δυο κύριες ιδέες. Πρώτον, πως κάθε περιοχή αναλαμβάνει τους εσωτερικούς της περιορισμούς. Δεύτερον, ότι τα δεδομένα που προκύπτουν από τις εμπορικές ανταλλαγές μεταξύ των περιοχών ελέγχου είναι επαρκή για να καθορίσουν τις φυσικές ροές στις διασυνδέσεις. Χάρη σε αυτές τις δυο ιδέες, το συστήμα μπορεί να προσομοιωθεί ως ένα σύνολο περιορισμών, οι οποίοι εξαρτώνται γραμμικά από τις ισορροπίες κάθε κέντρου. Αν τηρηθούν όλοι οι περιορισμοί τότε η ασφάλεια του συστήματος είναι εγγυημένη. 34

36 3.2 Πιθανά πλεονεκτήματα και ρίσκα της FB μεθοδολογίας. Το FB μοντέλο επιτρέπει μια πιο λεπτομερή θεώρηση των ορίων μεταφοράς των ηλεκτρικών συστημάτων. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε βέλτιστη χρήση της διαθέσιμης ικανότητας μεταφοράς και μεγαλύτερη ελευθερία και διαφάνεια για την αγορά, χωρίς να διακινδυνεύει την ασφάλεια του συστήματος. Το FB μοντέλο κάνει εμφανές ποιες συμφορήσεις προκαλούν περιορισμούς στην εμπορική δραστηριότητα. Οι πρώτες προσομοιώσεις έδειξαν ότι η μεταβλητότητα των τιμών καθώς και η απόκλιση των τιμών των περιοχών είναι μεγαλύτερες με τη χρήση της ATC μεθόδου παρά με την FB σύζευξη αγορών. Τα πιθανά ρίσκα της FB σύζευξης αγορών, όπως μελετήθηκε αρχικά, ήταν ότι σε διάφορες περιπτώσεις θα μπορούσαν να προκύψουν μη διαισθητικά αποτελέσματα -εμπορικές ανταλλαγές ενέργειας κατά τις οποίες μια αγορά με χαμηλότερη τιμή ενέργειας αναγκάζεται να αγοράσει από μια αγορά με μεγαλύτερη τιμή- προκειμένου να επιτευχθεί μεγαλύτερη ευημερία της περιοχής σαν σύνολο. Καθώς η FB μεθοδολογία στοχεύει σε βελτιστοποίηση της παγκόσμιας προ-ημερήσιας ευημερίας, μη διαισθητικές καταστάσεις μπορούν να προκύψουν εν όψει ανώτερων ανταλλαγών ενέργειας σε άλλες αγορές τις ίδιας περιοχής. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως η προ-ημερήσια ευημερία είναι το άθροισμα του πλεονάσματος του καταναλωτή (consumer surplus) με το πλεόνασμα του παραγωγού (producer surplus) και με τη χρέωση συμφόρησης των περιοχών (congestion rent), αλλά δεν λαμβάνει υπόψιν τις μελλοντικές ανταλλαγές ενέργειας ούτε την διαχείριση του συστήματος. Για να αξιολογήσουμε της ανταλλαγές ενέργειας σύμφωνα με αυτές τις παραμέτρους υπάρχει ο δείκτης κοινωνικής ευημερίας. Παρ όλα αυτά είναι εφικτό να υλοποιηθεί μια διαισθητική FB σύζευξη αγοράς- Flow Based Intuitive Market Coupling (FBIMC) προκειμένου επιβληθεί η αγορά με την χαμηλότερη τιμή να εξάγει, εις βάρος της προ-ημερήσιας ευημερίας. Οι αρχικές μελέτες και προσομοιώσεις έδειξαν ότι δεν υπάρχει μεγάλη διαφορά της κοινωνικής ευημερίας μεταξύ της FB σύζευξης αγορών και της FBIMC. Η σύγκλιση τιμών είναι μεγαλύτερη για την FBMC. H FB μεθοδολογία είναι μια πιο διαφανής μέθοδος η οποία παρέχει πιο λεπτομερείς πληροφορίες στην αγορά και για αυτό απαιτεί καλύτερη προετοιμασία. Γι αυτό και υπήρξαν μεγάλες περίοδοι παράλληλης λειτουργίας με την προηγούμενη μεθοδολογία και μεγάλο χρονικό διάστημα μέχρι να καταστεί εφικτό να χρησιμοποιηθεί η FB μεθοδολογία. 3.3 ATC και FB Όσον αφορά την διαφορά του FB μοντέλου με το ATC μοντέλο, που χρησιμοποιήθηκε αρχικά για την σύζευξη των αγορών, θεωρείται ότι με την FB σύζευξη αγορών ο αλγόριθμος σύζευξης λαμβάνει υπόψιν του ένα πιο λεπτομερές μοντέλο του συστήματος, με σκοπό την βελτιστοποίηση των εμπορικών ανταλλαγών ενέργειας. Μια απλοϊκή εξήγηση της διαφοράς των δυο μοντέλων θα μπορούσε να είναι, το γεγονός πως το ATC μοντέλο θεωρεί τις διασυνδέσεις των κέντρων ως έναν αγωγό, που συνδέει τα 35

37 δυο κέντρα, ο οποίος μπορεί να μεταφέρει συγκεκριμένες ποσότητες ενέργειας, και χωρίς να λαμβάνει υπόψιν την τοπολογία του συστήματος του κάθε κέντρου, η οποία είναι στην πραγματικότητα αρκετά πιο πολύπλοκη. Στη FB μεθοδολογία δημιουργούμε ένα πιο λεπτομερές μοντέλο του συστήματος, που περιλαμβάνει όλα τα στοιχεία του, όπως τους κόμβους, τις συνδέσεις (γραμμές, μετασχηματιστές, μετατροπείς φάσεις κτλ.). Προκειμένου να αξιολογηθεί η απόδοση των δυο μεθόδων, έχει σχεδιαστεί ένα σύνολο δεικτών απόδοσης, προκειμένου να γίνει κάποια αξιόλογη σύγκριση. Η πρώτη κατηγορία των δεικτών απόδοσης αφορά την προ σύζευξης φάση, δηλαδή κατά την υπολογισμό της διαθέσιμης ικανότητας μεταφοράς, και επιτρέπουν την σύγκριση της ποσότητας της ικανότητας μεταφοράς που διοχετεύεται στην αγορά από τις δυο μεθοδολογίες. Οι δυο μεθοδολογίες έχουν συγκριθεί με βάση αυτούς του δείκτες απόδοσης κατά την δοκιμή του FB μοντέλου από τον Δεκέμβρη του 2009 μέχρι τον Γενάρη του Η δεύτερη κατηγορία δεικτών απόδοσης είναι προσανατολισμένη προς την αγορά και στοχεύει στην σύγκριση της απόδοσης των δυο μεθοδολογιών όσον αφορά την κοινωνική ευημερία, τον καθορισμό των τιμών και της σύγκλισης τους και ελαστικότητας της αγοράς. Από την χρήση αυτών των δεικτών απόδοσης, κατά την διάρκεια των πρώτων κύκλων της παράλληλης λειτουργείας των δυο μεθοδολογιών, αναγνωρίζεται ότι η FB μεθοδολογία είναι πιο αποδοτική στην μεγιστοποίηση της κοινωνικής ευημερίας, σε σχέση με την ATC μεθοδολογία. Βελτιώνει την ασφάλεια του συστήματος, καθώς λαμβάνει υπόψιν τους περιορισμούς του ηλεκτρικού συστήματος με ένα πιο ακριβή τρόπο και έτσι καθιστά ικανή μεγαλύτερη ευελιξία στην σύζευξη αγορών. Όταν εφαρμόζεται η FB μεθοδολογία κατά την σύζευξη αγορών μιας περιοχής, η βελτιστοποίηση της σύζευξης λαμβάνει ως είσοδο ένα λεπτομερές σύνολο περιορισμών ασφαλείας που πρέπει να τηρηθούν. Αυτοί οι περιορισμοί είναι συνδεδεμένοι με την φυσική πραγματικότητα των συγχωνευμένων ηλεκτρικών συστημάτων και εξαρτάται από τις τοπολογίες των συστημάτων και την κατανομή ισχύος παραγωγών και καταναλωτών. Ο αλγόριθμος της ATC μεθοδολογίας, αντιθέτως, είναι περιορισμένος στο να σεβαστεί την διαθέσιμη ικανότητα μεταφοράς που έχει προϋπολογιστεί καθημερινά για κάθε συμμετέχουσα περιοχή από τους αντίστοιχους διαχειριστές του συστήματος μεταφοράς. Παρά την καλύτερη απόδοση του FB μοντέλου η σύζευξη των αγορών ξεκίνησε χρησιμοποιώντας το ATC μοντέλο. To γεγονός αυτό προήλθε από την σχεδιαστική φάση της σύζευξης αγορών το 2007, κατά την οποία μια σύγκριση και εκτίμηση των αποτελεσμάτων μιας προσομοίωσης της αγοράς έγινε. Κατά την διάρκεια αυτής της μελέτης οι εμπλεκόμενοι απέκτησαν μια καλύτερη κατανόηση των προκλήσεων και των αβεβαιοτήτων που έγειρε το FB μοντέλο. Ωστόσο, λόγω του ότι ο υπολογισμός της διαθέσιμης ικανότητας μεταφοράς και η συμπεριφορά των μετεχόντων κατά την υποβολή προσφορών της προσομοίωσης προέρχονται από δυο αρκετά διαφορετικά περιβάλλοντα και αναμενόταν να παίξουν ένα πολύ σημαντικό ρόλο, οι μετέχοντες στην αγορά θεώρησαν πως χρειαζόταν μια περίοδος παράλληλες λειτουργίας. Επιπλέον, κατά την διάρκεια των διαβουλεύσεων των μετεχόντων, τον Μάιο του 2008, προέκυψε συμφωνία στο γεγονός ότι η FB μεθοδολογία απαιτεί χρόνο μέχρι να 36

38 κατανοηθούν πλήρως οι πρακτικές συνέπειες της και οι μετέχοντες θα χρειαζόταν να προσαρμόσουν τις επιχειρηματικές τους διαδικασίες. Κατά συνέπεια, οι μετέχοντες συμφώνησαν ομόφωνα να προτείνουν στους διαχειριστές να χρησιμοποιηθεί το ATC μοντέλο για την σύζευξη αγορών, λύση η οποία αναμφίβολα θα προσέφερε σημαντικά οφέλη στις περιοχές σε ένα αρχικό στάδιο, καθώς θα συνεχιζόταν η ανάπτυξη και αξιολόγηση της FB μεθόδου. Έκτοτε, η FB μεθοδολογία και οι λειτουργικές διαδικασίες βελτιώνονταν διαρκώς, μέχρι να φτάσει η στιγμή όπου οι μετέχοντες θα ήταν έτοιμοι να αρχίσουν να την χρησιμοποιούν. Η σύζευξη αγορών σύμφωνα με την FB μέθοδο άρχισε πρώτα να χρησιμοποιείται στην περιοχή CWE στις 20 Μαΐου του 2015, αφού προηγήθηκαν 18 μήνες παράλληλης λειτουργίας με το ATC μοντέλο, προκειμένου να αποδειχθεί πως οι αγορές ήταν έτοιμες να υιοθετήσουν την νέα μεθοδολογία. Σύγκριση των αποτελεσμάτων των δυο μεθοδολογιών θα ακολουθήσει σε επόμενο κεφάλαιο. 3.4 FB-plain και FB-intuitive Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, κατά την FB σύζευξη αγορών είναι δυνατόν να συμβεί μια ροή ενέργειας από μια αγορά με υψηλότερη τιμή σε μια αγορά με χαμηλότερη τιμή ενέργειας, αν αυτό αυξάνει την γενικότερη ευημερία της περιοχής. Υπό την διαισθητική FB σύζευξη αγορών-fbimc αυτή η συμπεριφορά απορρίπτεται, σε βάρος της κοινωνικής ευημερίας (social welfare). Οι αρχικές μελέτες που έχουν διεξαχθεί από τους Διαχειριστές της περιοχής CWE έδειξαν ότι οι διαφορές μεταξύ FBMC και FBIMC είναι μετριασμένες. Μη διαισθητικές καταστάσεις μπορούν να προκύψουν υπό την FB σύζευξη αγορών, καθώς αυτή στοχεύει στην βελτιστοποίηση της προ-ημερήσιας ευημερίας, όπως αναφέρθηκε παραπάνω. Η FBIMC μεθοδολογία είναι ένας αλγόριθμος ο οποίος αποτρέπει μη διαισθητικές ροές ενέργειας. Μπορούμε να πούμε πως υπάρχουν δυο ορισμοί για τις διαισθητικές ανταλλαγές ενέργειας. Πρώτον, ένας ορισμός που δεν ενδιαφέρεται για τα φυσικά όρια. Σε αυτή την περίπτωση η μη διαισθητικότητα των ανταλλαγών αξιολογείται σε παγκόσμιο επίπεδο. Δεύτερον, ένας ορισμός που λαμβάνει υπόψιν τα φυσικά όρια. Σε αυτήν την περίπτωση η μη-διαισθητικότητα των ανταλλαγών σε μια συγκεκριμένη αγορά (χώρα) μπορεί να αξιολογηθεί απλά βλέποντας την γειτονική της αγορά μόνο. Σε επόμενο κεφάλαιο θα αναλυθούν οι μη-διαισθητικές ανταλλαγές ενέργειας και ο αλγόριθμος κατά τον οποίο επιλέγεται αν θα γίνει FB σύζευξη αγορών ή FBIMC. 37

39 3.5 Τελικός στόχος της υλοποίησης της FB σύζευξης αγορών Ο τελικός στόχος της υλοποίησης της FB σύζευξης αγορών είναι ο υπολογισμός της προημερήσιας ικανότητας μεταφοράς με έναν πιο αποτελεσματικό τρόπο. Η FB προσέγγιση είναι ένας τρόπος να μεγιστοποιήσει την διαθέσιμη ικανότητα μεταφοράς ενέργειας ενώ διατηρεί το απαραίτητο επίπεδο ασφαλείας του συστήματος. Ο στόχος είναι να διευκολύνει την ολοκλήρωση της Ευρωπαϊκής ηλεκτρικής αγοράς, με το να επιτρέψει ενεργά περισσότερες διασυνοριακές ανταλλαγές, εφόσον το επιτρέπει η ασφάλεια του συστήματος. Τόσο από την θεωρία, όσο και από τα αρχικά πειραματικά αποτελέσματα, η FB μεθοδολογία παρέχει μεγαλύτερη ικανότητα μεταφοράς από την ATC μεθοδολογία, με συγκρίσιμο επίπεδο ασφάλειας εφοδιασμού- Security of Supply (SoS) (13). 38

40 4. Πρακτική προσέγγιση της FB μεθοδολογίας 4.1 Συστήμα Αναφοράς- Reference Network Αρχικά για την υλοποίηση της FB μεθοδολογίας απαιτείται ένα συστήμα αναφοράς. Το συστήμα αναφοράς περιλαμβάνει όλα τα στοιχεία που υπάρχουν από την μια αγορά μέχρι την άλλη, για τις οποίες θα γίνει η σύζευξη τιμών. Αναλυτικότερα, το συστήμα αναφοράς περιλαμβάνει: Μια λίστα με όλους τους κόμβους και τις συνδέσεις (γραμμές, μετασχηματιστές, μετατροπείς φάσεις κτλ.). Μια λίστα με όλες τις διαφορετικές περιοχές και την σύνθεση τους. Την κομβική τοπολογία (ουσιαστικά ποια γραμμή είναι συνδεδεμένη με ποιόν κόμβο). Τις τάσεις των κόμβων. Την αντίσταση των γραμμών. Τους λόγους μετασχηματισμού. Τις ελάχιστες και μέγιστες γωνίες των μετατροπέων φάσης. Έναν κόμβο αναφοράς (14). 4.2 Critical Branch- CB και Critical Outage Ένα Critical Branch- CB μπορεί αντιπροσωπεύει μια γραμμή του συστήματος η οποία θα μπορούσε να περιορίσει τις εμπορικές ανταλλαγές ενέργειας μεταξύ δυο περιοχών, επειδή συχνά φτάνει στα φυσικά του όρια. Είναι απαραίτητο για την πραγματοποίηση της FB μεθοδολογίας να υπάρχει μια λίστα με τα CBs. Τα CBs παρακολουθούνται επειδή προκαλούν περιορισμούς στις ανταλλαγές ενέργειας και δεν επιτρέπεται να διακινδυνεύσουν την ασφάλεια του συστήματος. Τα CBs καθορίζονται από τους TSOs κάθε περιοχής ως στοιχεία του συστήματος που παρακολουθούνται γιατί επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από τις διασυνοριακές ανταλλαγές. Τα CBs καθορίζονται από: Μια γραμμή (στο εσωτερικό του συστήματος μιας από τις περιοχές ή διασυνδετική μεταξύ περιοχών) ή ένα μετασχηματιστή, αν αυτά επηρεάζονται πολύ από τις διασυνοριακές ανταλλαγές. Μια λειτουργική διαδικασία η οποία να είναι είτε η αναφορική, σύμφωνα με αυτά που έχουν υπολογιστεί από τους Διαχειριστές του Συστήματος Μεταφοράς, είτε από απροσδόκητες συνθήκες (σφάλματα του συστήματος ή διαφορετικές συνθήκες από τις αναφορικές, εξαρτώμενες από τις πολιτικές διαχείρισης κινδύνου που ακολουθούνται). 39

41 Μαζί με τα CBs από τους TSOs καθορίζονται και τα Critical Outages- CO που μπορεί να προκύψουν στο συστήμα για κάθε CB και χρειάζεται να μελετηθούν για την διατήρηση της ασφάλειας του συστήματος. Τα COs μπορούν να είναι: Αποσύνδεση μιας γραμμής, καλωδίου ή μετασχηματιστή. Αποσύνδεση ενός ζυγού. Αποσύνδεση μιας γεννήτριας. Αποσύνδεση ενός (σημαντικού) φορτίου. Αποσύνδεση κάποιων στοιχείων. Η αναφορά σε CBCO υποδηλώνει την μελέτη ενός CB υπό την συνθήκη ύπαρξης ενός CO. Τα CBs μπορούν να είναι είτε διασυνδετικές γραμμές μεταξύ περιοχών, είτε εσωτερικές γραμμές του συστήματος κάθε περιοχής. Όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, βλέπουμε ότι η κύρια διαφορά μεταξύ της FB μεθοδολογίας και της ATC μεθοδολογίας είναι πως η FB προσέγγιση παρέχει μεγαλύτερο επίπεδο ασφάλειας, καθώς λαμβάνει υπόψιν και τα στοιχεία του συστήματος στο εσωτερικό κάθε περιοχής, ενώ στην ATC προσέγγιση μας ενδιαφέρουν μόνο οι γραμμές διασύνδεσης μεταξύ των περιοχών (15). 4.3 Common Grid Model- CGM Δυο μέρες πριν κάθε ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ περιοχών, οι TSOs καταθέτουν την πρόβλεψη ροής ενέργειας για την ημέρα που θα συμβεί η ανταλλαγή. Οι προβλέψεις αυτές που ονομάζονται Two Day Ahead Congestion Forecast- D2CF κατατίθενται από τους Διαχειριστές και παρέχουν την καλύτερη εκτίμηση του συστήματος για μια προκαθορισμένη ώρα της ημέρας ανταλλαγής και αποτελούν το σημείο από το οποίο ξεκινούν οι εργασίες. Κατατίθενται 24 D2CF την ημέρα από τους Διαχειριστές του Συστήματος Μεταφοράς. Με βάση το συστήμα αναφοράς, τα CBs και τα D2CF χτίζεται το Common Grid Model- CGM, που ουσιαστικά αποτελεί τον χάρτη σύνδεσης μεταξύ δυο περιοχών. Κάθε D2CF αποτελεί ένα μπλοκ στο CGM, το οποίο είναι αντιπροσωπευτικό του μοντέλου ροής ενέργειας για μια προκαθορισμένη ώρα την ημέρα της ανταλλαγής. Το CGM αποτελεί την βάση για τον συγχρονισμένο υπολογισμό της διαθέσιμης μεταφοράς ενέργειας από όλες τις περιοχές που εμπλέκονται, καθώς παρέχει όλες τις ροές ενέργειας οι οποίες επιθυμούμε να συμβούν σε κάποια καθορισμένη στιγμή. Το CGM πρέπει να περιλαμβάνει όλες τις περιοχές που μας ενδιαφέρουν για τον υπολογισμό της διαθέσιμης ισχύος και μια λεπτομερή περιγραφή του συστήματος μεταφοράς, συμπεριλαμβανομένων των τοποθεσιών των γεννητριών και της ζήτησης ενέργειας (15). 40

42 4.4 Generation Shift Keys- GSK Μια επιπλέον ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ δυο περιοχών μπορεί να έχει τις ακόλουθες συνέπειες: Μια αύξηση της παραγωγής από την περιοχή που εξάγει ενέργεια. Μια μείωση της παραγωγής από την περιοχή που εισάγει ενέργεια. Καθώς οι υπολογισμοί προκειμένου να γίνει μια ανταλλαγή ενέργειας πρέπει να λάβουν υπόψιν την έγχυση ενέργειας σε κάποιο κόμβο δεν επαρκούν οι υπολογισμοί που είχαν γίνει για την γενικότερη περιοχή. Οι TSOs κάθε περιοχής πρέπει να γνωρίζουν ποιες γεννήτριες θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν και τον όγκο της παραγωγής τους. Γενικά, ο καταμερισμός της παραγωγής καθορίζεται από σταθερές μεταβλητές, τα Generation Shift Keys- GSK, τα οποία συνδέουν την μεταβολή της ισορροπίας της περιοχής με την μεταβολή της έγχυσης ενέργειας σε κάθε κόμβο. Τα Generation Shift Keys είναι το μέσο για να μεταφραστεί κάθε εξαγωγή ή εισαγωγή ενέργειας σε αύξηση ή μείωση της παραγωγής σε κάποιο κόμβο, ενώ η χρήση τους καθίσταται απαραίτητη γιατί οι εμπορικές συναλλαγές στο μοντέλο της γενικότερης περιοχής ουσιαστικά δεν αποτελεί την πραγματικότητα της ανταλλαγής ενέργειας, που σημαίνει πως πρακτικά η ενέργεια που ανταλλάσσεται δεν συμβαίνει σε κάποιον πραγματικό κόμβο. Ωστόσο, για να προβλεφθούν οι ανταλλαγές ενέργειας πρέπει οι TSOs να γνωρίζουν τους κόμβους στους οποίους ουσιαστικά εγχέεται η επιπλέον ενέργεια για να μελετήσουν πως αυτό θα επηρεάσει την ασφάλεια του συστήματος (11). Λόγω του τρόπου υλοποίησης της FB μεθόδου, το GSK πρέπει να είναι γραμμικό. Κάθε TSO εκτιμά για την περιοχή που ελέγχει ένα GSK το οποίο λαμβάνει υπόψη τα χαρακτηριστικά του συστήματος. Ωστόσο, επειδή σε μια χώρα μπορεί να περιλαμβάνει πολλές περιοχές ελέγχου κάθε TSO της κάθε ελεγχόμενης περιοχής εκτιμά διαφορετικό GSK και έπειτα τα διαφορετικά GSKs συγχωνεύονται (για παράδειγμα, η Γερμανία έχει πολλές περιοχές ελέγχου, άρα ο TSO κάθε περιοχής εκτιμά διαφορετικό GSK). Κάθε GSK σκοπεύει στο να αποδώσει την καλύτερη πρόβλεψη για την επίδραση που θα έχει μια αλλαγή στην καθαρή θέση (net position) της περιοχής, λαμβάνοντας υπόψη κατά πόσο μια τέτοια αλλαγή είναι εφικτή από το αναφορικό πρόγραμμα παραγωγής, και την αξιολόγηση του κινδύνου που μπορεί να διατρέχει το σύστημα ή η αγορά. Γενικά, τα GSKs περιλαμβάνουν τις μονάδες παραγωγής ενέργειας που είναι εξαρτώμενες από την αγορά και είναι εύκολο να μεταβάλουν την παραγωγή ισχύος τους. Ωστόσο μπορεί να συμπεριλάβουν και λιγότερο ευέλικτες μονάδες αν οι TSOs κρίνουν ότι δεν έχουν αρκετή παραγωγή ενέργειας για να ανταποκριθούν στη μέγιστο πρόγραμμα εισαγωγής ή εξαγωγής ενέργειας ή αν θέλουν να μετριάσουν τον αντίκτυπο στις ευέλικτες μονάδες. 41

43 Οι τιμές του GSK μπορούν να μεταβάλλονται από ώρα σε ώρα,ενώ πρόκειται για μία αδιάστατη μονάδα (μια τιμή της τάξης του 0.05 για μια μονάδα σημαίνει ότι μια αλλαγή 5% της καθαρής θέσης θα πραγματοποιηθεί από αυτή την μονάδα) (15). Ο πιο εύκολος τρόπος για κάθε TSO να εκτιμήσει το GSK της περιοχής του είναι να προχωρήσει σε επιμερισμό της αναμενόμενης ροής ενέργειας στις μονάδες παραγωγής. Ωστόσο σε περίπτωση που αυτό δεν είναι εφικτό οι TSOs έχουν τρεις τρόπους να εκτιμήσουν τα GSKs: 1. Σε αναλογία με την ονομαστική (ή εγκατεστημένη) ισχύ των μονάδων όπως έχει καθοριστεί από τους διαχειριστές χαρτοφυλακίου. 2. Χρήση των πραγματικών GSKs της προηγούμενης μέρας. 3. Εκτέλεση στατιστικής ανάλυσης ιστορικών δεδομένων εγχύσεων ενέργειας από τις μονάδες που διαχειρίζονται οι διαχειριστές του χαρτοφυλακίου. Οι TSOs πρέπει να έχουν μια ενεργή διαδικασία διόρθωσης, αναλογιζόμενοι τις αποκλίσεις μεταξύ των παλιότερων προβλέψεων των GSKs και αυτών που είχαν προκύψει στην πραγματικότητα. Η διαδικασία διόρθωσης στοχεύει στην ελαχιστοποίηση των πιθανών σφαλμάτων μεταξύ των αναμενόμενων και των πραγματικών τιμών των GSKs. Κάθε TSO μπορεί να ακολουθεί διαφορετική διαδικασία για την εκτίμηση του GSK της περιοχής ελέγχου της. Ο Γερμανικός TSO TransetBW προχωρά σε εκτίμηση του GSK με εσωτερική ανάλυση, εξαρτώμενη από την εποχιακή διαθεσιμότητα των μονάδων παραγωγής. Η δυναμική των μονάδων παραγωγής εξαρτάται από την περίοδο του χρόνου, τις εργάσιμες μέρες, τα Σαββατοκύριακα και επιπλέον εξαρτάται από το αν πρόκειται για ώρες αιχμής ή όχι. Το GSK της κάθε μονάδας παραγωγής υπολογίζεται ως εξής: GSKi= Διαθέσιμη ισχύς της μονάδας παραγωγής i Σύνολο της διαθέσιμης ισχύος όλων των μονάδων παραγωγής Μετά από την συγχώνευση των τιμών των GSKs όλων των περιοχών της Γερμανίας ουσιαστικά προκύπτουν δυο τιμές GSK κατά την διάρκεια της ημέρας, μια για τις ώρες εκτός αιχμής και μια για τις ώρες αιχμής. Ο Ολλανδικός TSO Tennet B.V. για την εκτίμηση του GSK κατανέμει τις κύριες γεννήτριες με τέτοιο τρόπο ώστε να αποφύγει εκτενείς και μη ρεαλιστικές υπό ή υπερφορτώσεις των μονάδων σε ακραία σενάρια εισαγωγής ή εξαγωγής ενέργειας. Το GSK της περιοχής ελέγχου περιλαμβάνει όλες τις μονάδες με μέγιστη παραγωγή άνω των 60MW. Μη διαθεσιμότητα λόγω αποσύνδεσης κάποιας γεννήτριας περιλαμβάνεται στο GSK. Όλες οι GSK μονάδες (συμπεριλαμβανομένων και αυτών που δεν παράγουν στο D2CF αρχείο) ανακατανέμονται κατ αναλογία με τη προκαθορισμένη τιμή της μέγιστης και ελάχιστης παραγωγής κάθε μονάδας. Το μέγιστο σημείο παραγωγής αντιστοιχεί στην συνεισφορά της μονάδας στο σενάριο μέγιστης παραγωγής, αντίστοιχα και το ελάχιστο σημείο παραγωγής στο σενάριο ελάχιστης παραγωγής. Οι μονάδες βάσης παρουσιάζουν 42

44 μικρότερη διαφορά μεταξύ του σημείου μέγιστης και ελάχιστης παραγωγής από τις μονάδες αιχμής. Με το P i0 να είναι η αρχική κατανομή της μονάδας i σε MW και το P i0 να είναι η νέα κατανομή μετά την ανακατανομή τότε: Pi1=Pmini+(Pmaxi Pmini) (ΣPk0k ΣPminkk) (ΣPmaxkk ΣPminkk), όπου ο δείκτης για κάθε ενεργή GSK μονάδα. Μετά την ανακατανομή παρέχεται νέα τιμή του GSK για όλες τις ενεργές GSK μονάδες, που επίσης υπολογίζεται από τις προκαθορισμένες τιμές μέγιστες και ελάχιστες τιμές: GSKi= Pmax i Pmin i Σ k Pmax k Σ k Pmin k, όπου ο δείκτης για κάθε ενεργή GSK μονάδα. To 24-ωρο D2CF στην περίπτωση της Ολλανδίας προσαρμόζεται ώστε η καθαρή θέση της περιοχής να προσδιορίζεται σύμφωνα με την ανακατανομή των μονάδων. Παρακάτω παρουσιάζεται σχηματικά η εκτίμηση των GSK από τον Ολλανδικός TSO Tennet B.V (15). 43

45 Εικόνα 13: Διαδικασία εκτίμησης GSK του Ολλανδικού TSO, Tennet B.V. 44

46 4.5 Power Transfer Distribution Factors- PTDF Τα Power Transfer Distribution Factors- PTDFs αποτελούν την επιρροή που έχει η ροή κάθε επιπλέον MW ενέργειας που εγχέεται σε κάθε κόμβο που συμμετάσχει στην ανταλλαγή ενέργειας, βάσει της κατάστασης του αρχικού συστήματος. Τα PTDF διαφοροποιούνται σε PTDF ζώνης (με τον όρο ζώνη εννοούμε την μια από τις αγορές που εμπλέκονται στην ανταλλαγή ενέργειας) και σε PTDF κόμβου. Τα PTDF κόμβου εκτιμούν την επιρροή κάθε εμπορικής ανταλλαγής ενέργειας μεταξύ δυο κόμβων του συστήματος στην ροή ισχύος σε κάθε στοιχείο του συστήματος που παρακολουθείται, δηλαδή τα Critical branches. Τα PTDF ζώνης, από τη άλλη, εκτιμούν την επιρροή, κάθε εμπορικής ανταλλαγής ενέργειας μεταξύ των περιοχών μεταξύ των οποίων γίνεται η ανταλλαγή, στη ροή ισχύος των CBs (4). Ο υπολογισμός των PTDF γίνεται με την προσέγγιση Συνεχούς Ρεύματος και αποτελεί γραμμικοποίηση του συστήματος και εξαρτάται μόνο από τα χαρακτηριστικά των κλάδων (CB) που μελετώνται και της τοπολογίας του συστήματος: Αν η μελέτη είναι περιορισμένη στις διασυνδέσεις (CBs) τότε τα PTDF υπολογίζονται μόνο με βάση το συστήμα αναφοράς. Αυτή η μελέτη θεωρούμε ότι γίνεται στην κατάσταση Ν. Αν η μελέτη προχωρά σε καταστάσεις στις οποίες αλλάζει η τοπολογία του συστήματος πρέπει να γίνει υπολογισμός νέων PTDF με τα νέα δεδομένα. Ουσιαστικά γίνεται υπολογισμός για κάθε CBCO, επειδή για κάθε CO έχουμε διαφορετική ροές ισχύος στο συστήμα αναφοράς. Αυτή η μελέτη θεωρούμε ότι γίνεται στην κατάσταση Ν-1. Συμπεραίνουμε ότι μπορούμε να έχουμε καταστάσεις Ν-2, Ν-3 και ούτω καθεξής στις οποίες μπορούμε να έχουμε πάνω από ένα CO Υπολογισμός των PTDF κόμβου. Υπολογισμός στην Ν κατάσταση: 45

47 Εικόνα 14: Κατάσταση Ν. F Ref j k : ροή από τον κόμβο j στον κόμβο k στην κατάστασης αναφοράς. F j k : ροή από τον κόμβο j στον κόμβο k μετά την έγχυση 1MW στον κόμβο i και εξαγωγή του από την κατανάλωση- hub. Οι ροές σε κάθε περίπτωση υπολογίζονται με βάση την προσέγγιση του Συνεχούς Ρεύματος. Ο υπολογισμός των ροών μπορεί να επιτευχθεί με διάφορα εργαλεία προσομοίωσης εισάγοντας το δυναμικό μοντέλο του συστήματος που έχουμε. i Η έκφραση του PTDF j k, το οποίο δηλώνει την επίδραση που έχει η έγχυση 1MW ισχύος στον κόμβο i, στον κλάδο j k είναι: i PTDF j k = F j k Ref F j k 1. Αν θεωρήσουμε πως η P injection είναι η ισχύς που εγχέεται στον κόμβο i, γενικεύουμε τον ορισμό του PTDF κόμβου και έχουμε: i PTDF j k = F j k Ref F j k P injection, ο οποίος μας δίνει το PTDF κόμβου για οποιαδήποτε ποσότητα έγχυσης ισχύος. Υπολογισμός στην Ν-1 κατάσταση: Εικόνα 15: Κατάσταση Ν-1. Στην κατάσταση Ν-1 προχωράμε σε αποσύνδεση του κλάδου p q. Αυτό συνεπάγεται αλλαγή της ροής από τον κόμβο j στον κόμβο k σε σχέση με την κατάστασης αναφοράς, δηλαδή της F Ref j k. Παρομοίως, μετά την έγχυση ισχύος στον κόμβο i μεταβάλλεται η F j k. 46

48 Μετά τον υπολογισμό των νέων ροών μπορούμε να υπολογίσουμε τα νέα PTDF κόμβων με τον ίδιο τρόπο που χρησιμοποιήθηκε για την κατάσταση Ν Υπολογισμός των PTDF ζώνης Στην σύζευξη αγορών με την FB μεθοδολογία, είναι ευκολότερο αντί να μελετήσουμε τις σχέσεις μεταξύ των ροών και των εγχύσεων ενέργειας, να μελετήσουμε τη σχέση μεταξύ των ροών και των ανταλλαγών ενέργειας. Για αυτό το σκοπό προτιμότερο είναι να χρησιμοποιηθούν τα PTDF ζώνης, που μεταφράζουν το πώς μια εισαγωγή ή εξαγωγή ενέργειας από μια περιοχή μπορεί να επηρεάσει την γραμμή που μελετάμε. Πριν τον υπολογισμό παρουσιάζονται οι συμβολισμοί και οι παράμετροι που θα χρησιμοποιηθούν. Συμβολισμοί: q Q: ο δείκτης του κάθε κόμβου του συστήματος. Z Z: ο δείκτης της κάθε ζώνης που μπορεί να συμμετάσχει. p P: ο δείκτης του κάθε κλάδου που παρακολουθείται. Παράμετροι: GSK q z : Η αναμενόμενη μεταβολή στην ισορροπία της ζώνης λόγω έγχυσης ισχύος στον κόμβο q. PTDF z p : είναι η ευαισθησία που παρουσιάζει ο κλάδος p σε μεταβολές της ροής ισχύος στην ζώνη z. PTDF q p : είναι η ευαισθησία που παρουσιάζει ο κλάδος p στην έγχυση ισχύος στον κόμβο q. Υπολογισμός: Ο υπολογισμός του PTDF ζώνης γίνεται με βάση την παρακάτω εξίσωση: PTDF p z = (PTDF p q GSK q z ) q Q Η παραπάνω σχέση μπορεί να παρασταθεί για κάθε ζώνη, κόμβο και CB μορφή πίνακα, όπως φαίνεται παρακάτω (11). 47

49 Εικόνα 16:Αναπαράσταση σε πίνακα της εξίσωσης υπολογισμού των PTDF ζώνης. 4.6 Remaining Available Margin- RAM To Remaining Available Margin- RAM, είναι το περιθώριο ικανότητας μεταφοράς ισχύος που έχει κάθε CB, αφού περάσει όλη η ισχύς που έχει καθοριστεί από την κατάσταση αναφοράς. Για τον υπολογισμό της RAM θα χρειαστεί να ορίσουμε πρώτα κάποιες ποσότητες Ορισμοί Ροή αναφοράς- Fref Η Fref είναι η υπολογισμένη από τους TSOs ροή ισχύος που αναμένεται να διαρρέει το CB σύμφωνα με το CGM. Μέγιστη Ροή- Fmax Fmax: Η μέγιστη ροή ισχύος που μπορεί να περάσει από το CB. Το Fmax υπολογίζεται ως εξής: Fmax= 3*Imax*U*cos(φ)/1000 [MW], όπου και Imax το μέγιστο επιτρεπτό ρεύμα που μπορεί να διαρρεύσει το CB, cos(φ) o συντελεστής ισχύος του CB και U είναι η τάση του CB. Το Imax είναι το φυσικό όριο του CB και καθορίζεται από τον κάθε TSO, ανάλογα με τα λειτουργικά του κριτήρια. Το Imax είναι το θερμικό, ουσιαστικά, όριο του CB σε Ampere, εκτός από την περίπτωση όπου μια ρύθμιση εφεδρείας επιβάλει να είναι πιο συγκεκριμένο για την προσωρινή υπερφόρτωση που επιτρέπεται για το συγκεκριμένο CO. Το θερμικό αυτό όριο μπορεί να μεταβάλλεται ανάλογα με τις καιρικές συνθήκες, με αποτέλεσμα το Imax να διορθώνεται από τους TSOs τουλάχιστον κάθε εποχή, αλλά ακόμα και σε μέρες που η θερμοκρασία είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη της αναμενόμενης. Η τάση U βρίσκεται πάντα σε μια καθορισμένη, ονομαστική τιμή και το cos(φ) έχει την τιμή 1 για κάθε συγκεκριμένο CB. 48

50 Final Adjustment Value- FAV Με την FAV, λειτουργικές ικανότητες και εμπειρία που δεν μπορούν να εισαχθούν στο FB σύστημα, εισάγονται στην FB μεθοδολογία αυξάνοντας η μειώνοντας το RAM σε ένα CB. Θετικές τιμές του FAV μειώνουν το RAM, ενώ αρνητικές το αυξάνουν. Η FAV ορίζεται από τους TSOs είτε κατά την φάση της τροποποίησης είτε κατά την φάση της εξακρίβωσης (διαδικασίες που θα αναλυθούν παρακάτω). Έχουν εξακριβωθεί οι παρακάτω χρήσεις του FAV: Μια αρνητική τιμή της FAV προσομοιώνει την επίδραση ενός παραπάνω περιθωρίου ικανότητας μεταφοράς του CB, λόγω διορθωτικών δράσεων που δεν μπορούν να προσομοιωθούν στο FB μοντέλο. Μια θετική τιμή της FAV προκύπτει ως συνέπεια της φάσης εξακρίβωσης του FB τομέα, που οδηγεί στην μείωση του περιθωρίου ικανότητας μεταφοράς του CB. Flow Reliability Margin- FRM Λόγω της ύπαρξης αβεβαιοτήτων που εμπλέκονται στην διαδικασία υπολογισμού της ικανότητας μεταφοράς για την προ-ημερήσια αγορά από φαινόμενα όπως εξωτερικές ανταλλαγές, προσεγγίσεις εντός του FB μοντέλου και διαφορές μεταξύ των προβλέψεων και των πραγματικών προγραμμάτων, απαιτεί την ποσοτικοποίηση και την τοποθέτηση στην διαδικασία υπολογισμού αυτών των αβεβαιοτήτων. Έτσι, για κάθε CB ένα FRM πρέπει να οριστεί, το οποίο θα προσομοιώνει την επίδραση που έχει στο CB η ύπαρξη τέτοιων αβεβαιοτήτων. Αναπόφευκτα η FRM μειώνει το περιθώριο μεταφορικής ικανότητας του CB, επειδή ένα μέρος αυτού πρέπει να κρατηθεί για την αντιμετώπιση τέτοιων αβεβαιοτήτων. Η ανανέωση των FRM γίνεται από τους TSOs με σκοπό τον βέλτιστο υπολογισμό των περιθωρίων ικανότητας μεταφοράς. Στο παρακάτω σχήμα βλέπουμε την διαδικασία εκτίμησης του FRM, συγκρίνοντας το FB μοντέλου με την παρατήρηση της πραγματικής κατάστασης. 49

51 Εικόνα 17: Εκτίμηση του FRM Υπολογισμός του RAM Με βάση τα παραπάνω καταλαβαίνουμε πως ο υπολογισμός του περιθωρίου που έχει κάθε CB, είναι μια διαδικασία που εξαρτάται από πολλούς παράγονται. Ο υπολογισμός του RAM γίνεται ως εξής: RAM=Fmax- Fref- FAV- FRM Ο υπολογισμός του RAM είναι μια διαδικασία που πραγματοποιείται πολλές φορές κατά τη διάρκεια του FBMC, είτε κατά την φάση τροποποίησης είτε κατά την φάση της εξακρίβωσης καθώς και σε φάσεις που απαιτείται προσαρμογή των CB προκειμένου να επιτευχθεί η επιθυμητή ικανότητα μεταφοράς (16). 4.7 Αποτελέσματα της FB μεθόδου Τα αποτελέσματα της FB μεθόδου είναι τα PTDF ζώνης για κάθε CB, ανάλογα με τα CO που έχουν προβλεφθεί από τους TSOs και το διαθέσιμο περιθώριο ικανότητας μεταφοράς, δηλαδή το RAM, τα οποία ουσιαστικά θέτουν τους περιορισμούς για τον αλγόριθμο σύζευξης αγορών. Τα PTDF κόμβων δείχνουν την επιρροή των εγχύσεων ισχύος σε κάθε CB, από την προσθήκη κάθε ενός MW στον κάθε κόμβο. Λόγω της προσέγγισης Συνεχούς Ρεύματος τα PTDFs εξαρτώνται μόνο από τα χαρακτηριστικά των κλάδων και την τοπολογία 50

52 του συστήματος. Από τη στιγμή που θα υπολογιστούν τα PTDF κόμβων, τα PTDF ζώνης, τα οποία αντιπροσωπεύουν την μεταβολή της παραγωγής λόγω των ανταλλαγών, μπορούν να υπολογιστούν με την χρήση των GSKs. Τελικά υπολογίζεται το RAM, δίνοντας το περιθώριο που είναι διαθέσιμο σε κάθε CB για την σύζευξη αγορών. Το σύνολο των αποτελεσμάτων της FB μεθοδολογίας, τα PTDF ζώνης και το RAM, διοχετεύονται σε ένα πίνακα, τον FB πίνακα και ουσιαστικά είναι αυτός που λαμβάνουν υπόψη τους οι TSOs για να προχωρήσουν στην σύζευξη αγορών. Ο FB πίνακας αποτελείται από όσα CB δημιουργούν περιορισμούς στην σύζευξη αγορών (ουσιαστικά υπάρχουν πέρα από γραμμές για κάθε CB και γραμμές για τα CBCO που μπορεί να δημιουργούν περιορισμούς) και από τόσες στήλες όσες οι περιοχές που υπάρχουν και συμμετέχουν στην σύζευξη τιμών ενώ υπάρχει μια επιπλέον στήλη για την τοποθέτηση του RAM. Εικόνα 18: Γραφική απεικόνιση του FB πίνακα. Οι FB παράμετροι που υπολογίστηκαν δείχνουν ουσιαστικά τις καθαρές θέσεις κάθε ζώνης, δεδομένου ότι τα CB που έχουν οριστεί από τους TSOs μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την σύζευξη αγορών χωρίς να διακινδυνεύουν την ασφάλεια του συστήματος. Συνεπώς, οι FB παράμετροι,όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, λειτουργούν ως περιορισμοί στην εκτέλεση της σύζευξης αγορών, οι οποίοι μας δίνουν την δυνατότητα ανταλλαγών ενέργειας μεταξύ των αγορών. Με βάση αυτό, τα αποτελέσματα της FB μεθοδολογίας μπορούν να συνδυαστούν δημιουργώντας μια σχηματική αναπαράσταση του FB τομέα, δηλαδή μια δισδιάστατη αναπαράσταση των FB παραμέτρων. Φυσικά στην αναπαράσταση αυτή δεν απεικονίζονται όλα τα CB, αλλά μόνο αυτά τα CB και τα CBCO που δημιουργούν περιορισμούς στην ικανότητα μεταφοράς. Μια τέτοια σχηματική αναπαράσταση του FB τομέα δίνεται στην παρακάτω εικόνα. Σε αυτή την δισδιάστατη αναπαράσταση, κάθε ευθεία γραμμή αναπαριστά τις FB παραμέτρους για ένα συγκεκριμένο CB. Μια γραμμή υποδεικνύει,για ένα συγκεκριμένο CB, το όριο ανάμεσα στις επιτρεπόμενες και στις μη επιτρεπόμενες καθαρές θέσεις. Έτσι οι μη περιττοί ή προκαθορισμένοι FB παράμετροι καθορίζουν τον FB χώρο ικανότητας μεταφοράς, ο οποίος αποτελεί την κίτρινη περιοχή. Εντός αυτού του τομέα οι καθαρές θέσεις των αγορών 51

53 μπορούν να βελτιστοποιηθούν από τον μηχανισμό σύζευξης. Η διατομή πολλών περιορισμών καθορίζει τις κορυφές του FB τομέα ικανότητας μεταφοράς, οι οποίες δείχνουν τα οριακά σημεία του τομέα (16). Εικόνα 19: Γραφική αναπαράσταση του FB τομέα ικανότητας μεταφοράς. 4.8 Διαδικασία υλοποίησης της FB μεθόδου από την CWE Ο υπολογισμός της προ-ημερήσιας FB ικανότητας μεταφοράς (24ωρες τιμές ικανότητες μεταφοράς για κάθε σύνορο προς κάθε κατεύθυνση) γίνεται καθημερινά σε Ευρωπαϊκό επίπεδο, εντός της περιοχής CWE. H συντονισμένη διαδικασία υπολογισμού αποτελείται από εργασίες που πρέπει να εκτελεστούν από κάθε TSO, καθώς και από διαδικασίες που υλοποιούνται από το FB κοινό σύστημα ή από έναν πάροχο υπηρεσιών. Το επόμενο σχήμα δείχνει μια σχηματική αναπαράσταση πως ο υπολογισμός του FB ικανότητας μεταφοράς γίνεται στην περιοχή CWE. 52

54 Εικόνα 20: Μοντέλο συγχρονισμένου υπολογισμού FB ικανότητας μεταφοράς στην περιοχή CWE. 53

55 Ο CWE FBMC συναρμολογείται από τα εξής στάδια: προ-σύζευξης, μετά τη σύζευξη και Σύζευξη αγορών. Το προ-σύζευξης στάδιο αντιπροσωπεύει την συγχρονισμένη προετοιμασία των περιορισμών του συστήματος, που παρέχονται στη σύζευξη αγορών και στις άλλες υποδιαδικασίες όπως η Αρχική Συλλογή Δεδομένων, ο Αρχικός Υπολογισμός FB παραμέτρων, ο Ενδιάμεσος Υπολογισμός FB παραμέτρων, η Τελική Συλλογή Δεδομένων, οι FB παράμετροι για τον υπολογισμό των Εισόδων Συμφόρησης και ο υπολογισμού ATC για τις σιωπηλές δημοπρασίες. Η σύζευξη αγορών καλύπτεται από το σύστημα σύζευξης αγορών. Το αποτέλεσμα της σύζευξης αγορών αποστέλλεται στους TSOs. Η μετά την σύζευξη διαδικασία αντιπροσωπεύει την αξιολόγηση του MC και περιλαμβάνει τις εξής υποδιαδικασίες: Επαλήθευση των Καθαρών Θέσεων, Υπολογισμός των Διμερών Ανταλλαγών και Υπολογισμός της Ενδοημερήσιας ATC. Στην παρούσα εργασία η διαδικασία σύζευξης αγορών όπως και η μετά την σύζευξη διαδικασία δεν αποτελούν πεδίο μελέτης Αρχική Συλλογή Δεδομένων Μέσω των D2CF που παρέχουν οι TSOs την ημέρα D-2 (δυο μέρες πριν την ημέρα ανταλλαγών) για το συστήμα τους δυο μέρες πριν την ημέρα ανταλλαγών- ημέρα D, δημιουργείται μία καλύτερη εκτίμηση της κατάστασης του ηλεκτρικού συστήματος της περιοχής CWE για την ημέρα D. Με βάση τις προβλέψεις αυτές χτίζεται το CGM, που αποτελεί την αναπαράσταση του συστήματος για κάθε ώρα της ημέρας D, συγχωνεύοντας τα μοντέλα του κάθε ξεχωριστού συστήματος. Μετά την υλοποίηση του CGM, οι TSOs καθορίζουν τις τεχνικές παραμέτρους των σχετικών περιορισμών του συστήματος σε ένα CB αρχείο. Το αρχείο αυτό περιέχει τα εξής στοιχεία: CB, CO, Επανορθωτικές Δράσεις, Imax, Fmax, FAV και FRM. Μέσα από το CB αρχείο, καθορίζεται για κάθε CBCO μια τιμή ευαισθησίας, η οποία καθορίζεται από τα PTDF ζώνης κάθε αγοράς-χώρας: Sensitivity = max (PTDF (BE), PTDF (DE), PTDF (FR), PTDF (NL)) - min (PTDF (BE), PTDF (DE), PTDF (FR), PTDF (NL)). Αν η τιμή της ευαισθησίας είναι πάνω από το κατώφλι, το οποίο έχει συμφωνηθεί ότι είναι 5% από τους μετέχοντες στην CWE, τότε το CBCO είναι καθοριστικό για το CWE εμπόριο. Κατά τον υπολογισμό των FB παραμέτρων μια προειδοποίηση γίνεται για ένα CBCO που δεν ανταποκρίνεται στις καθορισμένες συνθήκες. Τότε ο TSO πρέπει να αποφασίσει αν θα κρατήσει το CBCO ή αν θα το αποκλείσει από το CB αρχείο. Στην περίπτωση που αποφασίσει να το κρατήσει θα πρέπει να υπάρξει κατάλληλη αιτιολόγηση της απόφασης και περαιτέρω συνεννόηση μεταξύ των TSOs. Στην συνέχεια κάθε TSO προχωρά σε υπολογισμό, με όποια διαδικασία έχει επιλέξει, του GSK της περιοχής του και στην εκτίμηση του FRM. Ο TSO κάθε περιοχής μπορεί να επιλέξει να χρησιμοποιήσει επιπλέον εξωτερικούς περιορισμούς. 54

56 4.8.2 Κεντρικός υπολογισμός FB παραμέτρων: Αρχικός, Ενδιάμεσος και Τελικός. Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από την Αρχική Συλλογή Δεδομένων, χρησιμοποιούνται για το Αρχικό Υπολογισμό των FB παραμέτρων. Για όλους τους υπολογισμούς των FB παραμέτρων τα αρχικά δεδομένα μπορεί να χρειαστούν τροποποιήσεις. Για παράδειγμα, τα δεδομένα για τον Ενδιάμεσο Υπολογισμό προσαρμόζονται από το αποτέλεσμα της Τροποποίησης. Μετά τον κάθε υπολογισμό των FB παραμέτρων γίνεται ο υπολογισμός του FB τομέα. Ο υπολογισμός των FB παραμέτρων γίνεται κεντρικά. Καθώς όλο το συστήμα γραμμικοποιείται, ο υπολογισμός μπορεί να γίνει με την προσέγγιση συνεχούς ρεύματος και έτσι υπολογίζονται τα PTDFs και το RAM. Αρχικός Υπολογισμός Δεδομένων To RAM υπολογίζεται με τον τύπο, που αναφέρθηκε παραπάνω: RAM=Fmax- Fref- FAV- FRM, όπου η Fref προκύπτει από το CGM για κάθε CB, όπως υπολογίστηκε μέσω της προσέγγισης Συνεχούς Ρεύματος, δεδομένων των ανταλλαγών ενέργειας που προβλέφθηκε για την ημέρα D. Αυτό είναι το περιθώριο κάθε CB. Τα PTDF υπολογίζονται μεταβάλλοντας το πρόγραμμα ανταλλαγών ενέργειας μιας ζώνης (αγοράς), λαμβάνοντας υπόψη το GSK της ζώνης (ουσιαστικά έχουμε υπολογισμό των PTDF ζώνης, εφόσον έχουμε ήδη στο CGM συμπεριλάβει την μεταβολή παραγωγής ενέργειας, άρα με την προσέγγιση Συνεχούς Ρεύματος βρίσκουμε κατευθείαν τις ροές που προκύπτουν σε κάθε κλάδο, χωρίς να ασχοληθούμε με έγχυση ενέργειας σε κάθε κόμβο). Για κάθε μια μεταβολή της ζώνης η επιρροή στη φόρτιση του κάθε CB μετριέται και η επίδραση στην ροή ισχύος υπολογίζεται ως ποσοστό. 55

57 Εικόνα 21: Αρχικός Υπολογισμός FB παραμέτρων (17). 56

58 Μετά από αυτόν τον Αρχικό Υπολογισμό των FB παραμέτρων δημοσιεύεται ο FB πίνακας που προκύπτει, με την ονομασία PTDF Early Implementation, ο οποίος φαίνεται παραπάνω και ο οποίος περιλαμβάνει: Μια γραμμή για το κάθε CBCO με ανώνυμο ID. Μια στήλη ανά ζώνη με την τιμή του PTDF ανά CBCO. Μια στήλη με το RAM ανά CBCO. Ο πίνακας περιλαμβάνει τις τιμές για τις 24 ώρες της ημέρας D, και παραδίδεται στις 08:00 την ημέρα D-1. Παραπάνω βλέπουμε τον FB πίνακα, όπως προέκυψε για τις 08/10/2015. Αυτός ο πίνακας δεν είναι ο πίνακας με τις τελικές τιμές που χρησιμοποιούνται για την διαδικασία σύζευξης αγορών (18). Τροποποίηση των FB παραμέτρων Μετά τον Αρχικό Υπολογισμό Δεδομένων, για κάθε CB που περιορίζει τον FB τομέα από τα προκαθορισμένα του σημεία αναφοράς, οι TSOs μαζί με τις υπόλοιπες ρυθμιστικές αρχές ελέγχουν αν μπορούν να γίνουν Διορθωτικές Δράσεις- Remedial Actions- RA, που θα μπορούσαν να μεγαλώσουν τον FB τομέα. Οι διορθωτικές αυτές δράσεις μπορούν να είναι αλλαγές στην τοπολογία του συστήματος και γίνονται σε συμφωνία με τις διαδικασίες υπολογισμού της ικανότητας μεταφοράς και τις πολιτικές κινδύνου του κάθε TSO. Εξακρίβωση των FB παραμέτρων Μετά την τροποποίηση των FB παραμέτρων, οι TSOs μπορούν να παρέχουν ένα ανανεωμένο CB αρχείο. Με βάση αυτό το ανανεωμένο CB αρχείο ξεκινά ο Ενδιάμεσος Υπολογισμός των FB παραμέτρων. Αυτός ο υπολογισμός παρέχει ένα πιο διευρυμένο FB τομέα, ο οποίος ανταποκρίνεται στην ασφάλεια ανεφοδιασμού- Security of Supply. Κατά την φάση της εξακρίβωσης οι TSOs ελέγχουν αν ο υπολογισμένος FB τομέας είναι ακόμα ασφαλής, με πιθανότητα να βρεθούν περιορισμοί μέσω AC ανάλυσης ροής ισχύος ή άλλες μελέτες. Αν βρεθούν θέματα ασφαλείας, οι TSOs μπορούν να ανανεώσουν το CB αρχείο τους προσθέτοντας νέα CBs, τα οποία προηγουμένως δεν είχαν κριθεί πως διακινδυνεύουν την ασφάλεια του συστήματος ή να προσαρμόσουν την FAV. Το βήμα εξακρίβωσης των FB παραμέτρων αποτελεί τοπική ευθύνη των TSOs (16). Έλεγχος Συμπερίληψης της Μακροπρόθεσμα Κατανεμημένης Ικανότητας Μεταφοράς- Long Term Allocation (LTA) Inclusion Check Δεδομένου ότι οι Εγκρίσεις Προγραμματισμού για την μακροπρόθεσμα κατανεμημένη ικανότητα μεταφοράς- Long Term Allocated Capacity- LTA, έχουν ήδη σταλεί την ημέρα D-2, η μακροπρόθεσμα κατανεμημένη ικανότητα μεταφοράς των ετήσιων και των μηνιαίων δημοπρασιών πρέπει να συμπεριληφθούν στον αρχικό FB τομέα που έχει υπολογιστεί, πριν λάβουμε υπόψη τις διασυνοριακές προτάσεις ανταλλαγής. Με τον τρόπο αυτό, θα αποφευχθεί η περίπτωση ότι ο FB τομέας που παρέχεται στις προ-ημερήσιες κατανομές (αφού λάβουμε υπόψη τις διασυνοριακές προτάσεις ανταλλαγής) δεν θα συμπεριλαμβάνει το μηδενικό σημείο κατανάλωσης. Ο έλεγχος αυτός μπορεί να γίνει μετά από κάθε υπολογισμό των FB παραμέτρων. Στην παρακάτω εικόνα παρουσιάζεται σχηματικά ο παραπάνω έλεγχος. 57

59 Εικόνα 22: Αναπαράσταση του υπολογισμού για την εξακρίβωση συμπερίληψης της LTA. 58

60 Μετά από κάθε υπολογισμό μπορεί να εκτελεστεί ένας έλεγχος αν το RAM, μετά την LTA είναι αρνητικό. Για κάθε καθορισμένο CB, εκτελείται ο εξής έλεγχος: Fref*= Fref- PTDF i (Ref progi LTA i ) i, όπου Ref progi : η υπολογισμένη από το CGM καθαρή θέση της ζώνης i. LTA i : η καθαρή θέση της ζώνης i σύμφωνα με την μακροπρόθεσμα κατανεμημένη ικανότητα μεταφοράς. Έπειτα ελέγχεται η εξής εξίσωση: RAM*= Fmax-Fref*-FRM-FAV <0 Αν το RAM που προκύπτει είναι μικρότερο του μηδέν, σημαίνει ότι η LTA δεν καλύπτεται πλήρως από τον FB τομέα. Σε αυτή την περίπτωση χρησιμοποιείται μια μέθοδος η οποία μεγεθύνει τον FB τομέα, κατά τέτοιο τρόπο ώστε η LTA να συμπεριλαμβάνεται. Περιλαμβάνονται εικονικά CBs, τα οποία αντικαθιστούν τα CBs για τα οποία RAM*<0, και εγγυόνται την συμπερίληψη της LTA, όπως φαίνεται στην εικόνα παρακάτω. 59

61 Εικόνα 23: Συμπερίληψη της LTA στο FB τομέα. Προσαρμογή στις Μακροπρόθεσμες Προτάσεις Ανταλλαγών- Long Term Nomination (LTN) Adjustment Καθώς η ροή αναφοράς, Fref, είναι η φυσική ροή υπολογισμένη από το CGM αντανακλά την φόρτιση των CB μόνο λόγω των προγραμματισμένων ανταλλαγών της επιλεγμένης μέρας αναφοράς. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο η ροή αναφοράς να προσαρμοστεί, ώστε να λαμβάνει υπόψη μόνο την επίδραση των μακροπρόθεσμων προτάσεων ανταλλαγών ενέργειας- Long Term Nominations- LTN της ημέρας D, μόλις αυτά γνωστοποιηθούν. Η επίδραση της προσαρμογή LTN φαίνεται σχηματικά στο παρακάτω σχήμα. 60

62 Εικόνα 24: Επίδραση της προσαρμογής LTN στον FB τομέα. Για την προσαρμογή LTN ακολουθείται η ίδια αρχή για κάθε περιοριστικό στοιχείο. Ένας γραμμικός «πίσω μπρος» υπολογισμός με τα LTNs πολλαπλασιασμένα με τα PTDFs ορίζει την ροή σε κάθε CB που επηρεάζεται από τα LTNs. Fref = Fref- PTDF i (Ref progi LTN i ) i, όπου Ref progi : η υπολογισμένη από το CGM καθαρή θέση της ζώνης i. LTN i : η καθαρή θέση της ζώνης i σύμφωνα με τις μακροπρόθεσμες προτάσεις ανταλλαγής ενέργειας. Έπειτα το περιθώριο ικανότητας μεταφοράς του κάθε CB δίνεται από την σχέση: RAM = Fmax-Fref -FRM-FAV. Μετά την LTN προσαρμογή ολοκληρώνεται ο Τελικός Υπολογισμός των FB παραμέτρων. Οι καινούριοι υπολογισμοί περιλαμβάνουν όλα τα CBs που μπορεί να προστέθηκαν από την Εξακρίβωση των FB παραμέτρων και από την LTA τροποποίηση, καθώς αφαιρούνται τα CBs που κατά τον έλεγχο για την συμπερίληψη της LTA, είχαν περιθώριο ικανότητας μεταφοράς μικρότερο του μηδενός. 61

63 Μετά από αυτόν τον Τελικό Υπολογισμό των FB παραμέτρων δημοσιεύεται ο FB πίνακας που προκύπτει, με την ονομασία PTDFs, ο οποίος φαίνεται παρακάτω και ο οποίος περιλαμβάνει: Μια γραμμή για το κάθε CBCO με ανώνυμο ID. Μια στήλη ανά ζώνη με την τιμή του PTDF ανά CBCO. Μια στήλη με το RAM ανά CBCO. Ο πίνακας περιλαμβάνει τις τιμές για τις 24 ώρες της ημέρας D, και παραδίδεται στις 10:30 την ημέρα D-1. Παρακάτω φαίνεται ο FB πίνακας, όπως προέκυψε για τις 08/10/2015. Αυτός ο πίνακας είναι ο πίνακας με τις τελικές τιμές που χρησιμοποιούνται για την διαδικασία σύζευξης αγορών (18). 62

64 Εικόνα 25: Τελικός Υπολογισμός PTDF παραμέτρων. 63

65 Δεδομένα Εξόδου της FB μεθόδου Οι FB παράμετροι, που έχουν υπολογιστεί πλέον, δείχνουν την καθαρή θέση όλων των αγορών, δεδομένου ότι τα CBs που έχουν προσδιοριστεί από τους TSOs της CWE, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την Σύζευξη Τιμών χωρίς οποιαδήποτε διακινδύνευση της ασφάλειας του συστήματος. Έτσι, όπως έχει αναφερθεί και προηγουμένως, οι FB παράμετροι λειτουργούν ως περιορισμοί στην βελτιστοποίηση που εκτελείται από τον μηχανισμό σύζευξης αγοράς: οι καθαρές θέσεις των αγορών στην σύζευξη βελτιστοποιούνται κατά τέτοιο τρόπο ώστε να μεγιστοποιείται η προ-ημερήσια ευημερία ενώ παράλληλα σέβονται τους περιορισμούς που παρέχονται από τους TSOs. Από την οπτική γωνία των TSOs όλες οι FB παράμετροι είναι σχετικοί και περιέχουν πληροφορίες, ωστόσο δεν είναι όλες σχετικές με τον μηχανισμό σύζευξης αγορών. Στην πραγματικότητα, μόνο οι παράμετροι που περιορίζουν τις καθαρές θέσεις των αγορών απαιτείται να σεβαστούν από τον μηχανισμό σύζευξης αγορών. Οι περισσευούμενες παράμετροι βρίσκονται και αφαιρούνται από τους TSOs. Κάπως έτσι, αφαιρώντας τις παραμέτρους που δεν είναι απαραίτητες καταλήγουμε στην σχηματική αναπαράσταση που παρουσιάστηκε στο κεφάλαιο 4.7 και απεικονίζεται ξανά παρακάτω. Όπως αναφέρθηκε και παραπάνω κάθε γραμμή αναπαριστά ένα CB που λειτουργεί σαν περιορισμός στις καθαρές θέσεις των αγορών. Μόνο εντός της κίτρινης περιοχής, δηλαδή του FB τομέα, μπορούν να βελτιστοποιηθούν οι καθαρές θέσεις των ζωνών από τον μηχανισμό σύζευξης αγορών. Εικόνα 26: Γραφική αναπαράσταση του FB τομέα ικανότητας μεταφοράς. 4.9 Παράδειγμα υλοποίησης της FB μεθοδολογίας. Σε αυτό το κεφάλαιο παρατίθεται η υλοποίηση ενός παραδείγματος της FB μεθοδολογίας όπως αυτό έγινε στο Workshop που πραγματοποιήσαν οι Ρυθμιστικές Αρχές της CWE στις 7 Μαρτίου του 2013 στο Ντίσελντορφ, στην προσπάθεια για κατανόηση της FB μεθοδολογίας. Αρχικά, οι TSOs καταθέτοντας τα D2CF της περιοχής τους, παρέχουν την καλύτερη εκτίμηση του συστήματος τους και το σενάριο αναφοράς για την ημέρα D, για την οποία μας ενδιαφέρει να γίνουν οι ανταλλαγές ενέργειας. 64

66 Συγχωνεύοντας τα μπλοκ, που προκύπτουν από κάθε D2CF, δημιουργείται το CGM, το οποίο είναι αντιπροσωπευτικό των ροών ισχύος για μια προκαθορισμένη ώρα της ημέρας D και αποτελεί τη βάση για την συγχρονισμένη διαδικασία του υπολογισμού της διαθέσιμης ικανότητας μεταφοράς. Παρακάτω φαίνεται η σχηματική αναπαράσταση των μπλοκ που προκύπτουν από το D2CF του κάθε TSO. Τα φορτία του συστήματος αναπαρίστανται από ένα βέλος στον αντίστοιχο κόμβο. Η παραγωγή που υπάρχει στο συστήμα αναπαρίσταται από του κύκλους. Στο παράδειγμα μελετάται ένα συστήμα που αποτελείται από τρεις ζώνες ( A, B και C). Όλες οι γραμμές του συστήματος έχουν την ίδια αντίδραση. Επίσης, στο σχήμα φαίνονται οι υπολογισμένες από τους TSOs εισαγωγές ή εξαγωγές της κάθε ζώνης, όπως και σε ποιο σημείο του συστήματος θα γίνει η παραγωγή και κατανάλωση τις ζώνης τους. Οι TSOs εντός του D2CF της ζώνης τους έχουν καταθέσει και τα GSK, που καθορίζουν πως μια αλλαγής στις καθαρές θέσεις επηρεάζει τις μονάδες παραγωγής της ζώνης. Η διαδικασία που ακολουθείται από τον κάθε TSO για την εκτίμηση των GSK μπορεί να διαφέρει. Τα GSK φαίνονται στο παρακάτω σχήμα. 65

67 Όπως φαίνεται από την εικόνα, ο TSO της ζώνης Α, εκτιμά ότι η καθαρή θέση της ζώνης Α, όπως θα καθοριστεί από την FBMC, θα μεταβάλει την παραγωγή των δυο μονάδων εξίσου. Ενώ στις ζώνες B και C κάποια αλλαγή της καθαρής θέσης τους δεν θα μοιραστεί εξίσου στις μονάδες παραγωγής. Οι TSOs καθορίζουν τα στοιχεία που θα μπορούσαν να επηρεαστούν περισσότερο από τις διασυνοριακές ανταλλαγές ενέργειας, δηλαδή τα CBs. Όπως φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα και όπως έχουμε αναφέρει προηγουμένως τα CBs μπορούν να είναι είτε διασυνδετικές γραμμές είτε εσωτερικές γραμμές. Τα CBs εκτιμώνται είτε για την Ν κατάσταση, είτε για καταστάσεις N-1, κατά τις οποίες συμβαίνει κάποιο CO. Έπειτα γίνεται η συγχώνευση των D2CF μπλοκ όπως φαίνεται παρακάτω, με την οποία δημιουργείται το CGM. Για το παράδειγμα χρησιμοποιείται ένα συστήμα 10 κόμβων, οι οποίοι είναι αριθμημένοι από το 1 έως το

68 Και παρακάτω φαίνονται με κόκκινα βέλη η ροή αναφοράς- Fref, σε κάθε κλάδο του συγχωνευμένου συστήματος, όπως προέκυψε από τους TSOs, σύμφωνα με τα προγράμματα ανταλλαγών ενέργειας και την προσέγγιση Συνεχούς Ρεύματος για την Ν κατάσταση, που αποτελεί τη κατάσταση αναφοράς. Όπως φαίνεται παραπάνω για την γραμμή 1, η ροή της θεωρείται στην Ν κατάσταση ίση με 8MW, δηλαδή Fref 1=8MW και για την γραμμή 2 έχουμε Fref 2=12MW. Παρατηρείται ότι τα CBs παρακολουθούνται προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, για παράδειγμα για την γραμμή 1 από τον κόμβο 6 στον κόμβο 1. 67

69 Ο Αρχικός Υπολογισμός των FB παραμέτρων, γίνεται μεταβάλλοντας το πρόγραμμα ανταλλαγών μιας ζώνης. Στο παράδειγμα θεωρείται ότι η ζώνη Α αναγκάζεται να παράγει 1MW ισχύος παραπάνω, ισχύς που καταναλώνεται στον κόμβο κατανάλωσης της ζώνης C. Έχοντας διαθέσιμα τα GSKs της ζώνης Α και με την προσέγγιση Συνεχούς Ρεύματος μπορούν να υπολογιστούν οι νέες ροές, όπως φαίνονται παρακάτω. Η διαφορά των νέων ροών με τις ροδές αναφοράς που προέκυψαν στο CGM φαίνονται στην παρακάτω εικόνα. Στην πραγματικότητα, αυτός είναι ο ρόλος των PTDF, να μεταφράζει την μεταβολή κατά 1MW στην καθαρή θέση της ζώνης Α (και απορρόφηση του από τον καταναλωτή της ζώνης C) σε ροή των στοιχείων του συστήματος. 68

70 Ακολούθως, υπολογίζονται τα PTDF των γραμμών 1 και 2, όταν αλλάζει η καθαρή θέση της ζώνης Α. Έχοντας συνυπολογίσει την επίδραση του GSK στις ροές μας, έχουμε υπολογισμό απευθείας των PTDF ζώνης. Έτσι προκύπτουν: To PTDF της ζώνης Α για την γραμμή 1: PTDF(A) 1=-0.3MW. To PTDF της ζώνης A για την γραμμή 2: PTDF(A) 2=-0.3MW. 69

71 Με τον ίδιο τρόπο, μεταβάλλοντας την καθαρή θέση της ζώνης Β και της ζώνης C κατά 1MW, υπολογίζονται τα PTDFs της ζώνης Β και της ζώνης C αντίστοιχα. Τα PTDFs προκύπτουν ως εξής: To PTDF της ζώνης Β για την γραμμή 1: PTDF(Β) 1=0.3MW. To PTDF της ζώνης Β για την γραμμή 2: PTDF(Β) 2=-0.3MW. To PTDF της ζώνης Α για την γραμμή 1: PTDF(A) 1=-0.3MW. To PTDF της ζώνης A για την γραμμή 2: PTDF(A) 2=-0.3MW. Έπειτα, γίνεται ο υπολογισμός των PTDF στην κατάσταση αναφοράς, αλλά με τη συνθήκη πως ένα CO έχει συμβεί, όπως φαίνεται παρακάτω, όπου θεωρείται πως η γραμμή 2 είναι εκτός λειτουργίας. Στην Ν-1 κατάσταση, η φυσική ροή-fref που υπολογίζεται από την κατάσταση αναφοράς, όταν έχει συμβεί ένα CO, αντιπροσωπεύει την φόρτιση των γραμμών, δεδομένων των προγραμμάτων ανταλλαγής. Έτσι, φαίνεται ότι για την γραμμή 1, Fref 1=20MW και ότι η γραμμή 2 είναι εκτός. Παρακάτω φαίνονται οι νέες ροές όπως προκύπτουν για την Ν-1 κατάσταση. 70

72 Για την κατάσταση Ν-1, για την οποία έχει βγει εκτός η γραμμή 2, δεδομένων των νέων ροών ακολουθείται η ίδια διαδικασία με πριν. Δηλαδή, μεταβάλλεται η καθαρή μιας ζώνης και από τις ροές που προκύπτουν, ή μάλλον την διαφορά της φυσικής ροής και της ροής που προέκυψε λόγω της μεταβολής, υπολογίζονται τα PTDFs της ζώνης για την Ν-1 κατάσταση. Για παράδειγμα, αν μεταβληθεί η καθαρή θέση της ζώνης Α κατά 1MW (το οποίο απορροφά ο καταναλωτής της ζώνης C) οι ροές που προκύπτουν φαίνονται στην παρακάτω εικόνα. 71

73 Και τα PTDFs προκύπτουν όπως και πριν, από την διαφορά των ροών μεταξύ της φυσικής ροής και της ροής που προκύπτει μετά την μεταβολή της καθαρής θέσης της ζώνης Α. Άρα έχουμε για την Ν-1 κατάσταση: Τo PTDF της ζώνης Α για την γραμμή 1: PTDF(A) 1=-1MW. Η διαδικασία αυτή επαναλαμβάνεται και για τις άλλες δυο ζώνες με τον ίδιο τρόπο και τα αποτελέσματα συνοψίζονται στον FB πίνακα: 72

74 Μέχρι τώρα, έχουν υπολογιστεί τα PTDFs κάθε ζώνης και απομένει για την συμπλήρωση του FB πίνακα, ο υπολογισμός του περιθωρίου που έχει κάθε γραμμή για μεταφορά ισχύος. Αυτό το βήμα θα πραγματοποιηθεί αφού πραγματοποιηθεί η Προσαρμογή στις Μακροπρόθεσμες Προτάσεις Ανταλλαγών- LTN προσαρμογή. Φυσικά για να συμβεί αυτό προηγούνται όλα τα υπόλοιπα βήματα που προηγούνται της LTN προσαρμογής (τα οποία αναλύθηκαν στο κεφάλαιο 4.8), αλλά στο παράδειγμα παραλείπονται. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω η Fref είναι η φυσική αναφορά, σύμφωνα με το CGM, και αντιπροσωπεύει την φόρτιση των γραμμών, δεδομένων των προγραμμάτων ανταλλαγής της ημέρας D. Ως εκ τούτου, πρέπει αυτή η αναφορά να προσαρμοστεί, ώστε να λαμβάνει υπόψη μόνο τις Μακροπρόθεσμες Προτάσεις Ανταλλαγών- LT nominations της ημέρας D, μόλις αυτές γίνουν γνωστές. Ο υπολογισμός γίνεται ως εξής: Fref = Fref- PTDF i (Ref progi LTN i ) i Στον τύπο η Ref progi είναι η υπολογισμένη από το CGM, καθαρή θέση της ζώνης i, που για το παράδειγμα είναι, όπως φαίνεται πιο πάνω: Ref progα=-20, Ref progβ=10 και Ref progc=10. Επίσης LTN i είναι η καθαρή θέση της ζώνης i σύμφωνα με τις μακροπρόθεσμες προτάσεις ανταλλαγής ενέργειας, που για το παράδειγμα είναι: LTN Α=-10, LTN Β=5 και LTN C=5. Από την παραπάνω σχέση υπολογίζεται ότι για την γραμμή 1 ότι Fref =4 Παρατηρούμε ότι χρησιμοποιούνται τα PTDF που υπολογίστηκαν στον αρχικό υπολογισμό. Για το παράδειγμα, δηλαδή, θεωρείται ότι δεν απαιτήθηκε αλλαγή των CBs κατά την φάση 73

75 τροποποίησης και εξακρίβωσης, αλλά και πως δεν χρειάστηκε προσαρμογή προκειμένου να συμπεριληφθεί η μακροχρόνια κατανεμημένη ικανότητα μεταφοράς. Στην επόμενη εικόνα βλέπουμε μια σχηματική αναπαράσταση του πως διαμορφώνεται η Fref, λόγω της LTN προσαρμογής. Έπειτα το περιθώριο ικανότητας μεταφοράς του κάθε CB δίνεται από την σχέση: RAM = Fmax-Fref -FRM-FAV. Όπως έχει αναλυθεί παραπάνω, η Fmax είναι η μέγιστης επιτρεπόμενη ροή που επιτρέπεται στον κλάδο και για την γραμμή 1 του παραδείγματος έχουμε: Fmax 1=28 To FRM, δηλαδή το περιθώριο που χρειάζεται ο TSO, για να διασφαλίσει την ασφάλεια του συστήματος έναντι αβεβαιοτήτων και το οποίο στο παράδειγμα για την γραμμή 1έχει δοθεί: FRM 1=3 Τέλος με την FAV, λειτουργικές ικανότητες και εμπειρία που δεν μπορούν να εισαχθούν στο FB σύστημα, ποσοτικοποιούνται από τους TSO και επηρεάζουν το διαθέσιμο περιθώριο της γραμμής. Στο παράδειγμα για την γραμμή 1 έχουμε: FAV 1=3. Από την παραπάνω σχέση υπολογίζεται ότι RAM 1=18. Στην επόμενη εικόνα βλέπουμε μια σχηματική αναπαράσταση του πως διαμορφώνεται η RAM. 74

76 Τα αποτελέσματα που υπολογίστηκαν μέχρι τώρα απεικονίζονται στον παρακάτω πίνακα. Αυτή η διαδικασία υπολογισμού επαναλαμβάνεται για όλα τα CBCOs, μεταβάλλοντας την καθαρή θέση όλων των ζωνών. Το αποτέλεσμα είναι η δημιουργία του FB πίνακα, ο οποίος Ο FB πίνακας αποτελείται από όσα CB δημιουργούν περιορισμούς στην σύζευξη αγορών (ουσιαστικά υπάρχουν πέρα από γραμμές για κάθε CB και γραμμές για τα CBCO που μπορεί να δημιουργούν περιορισμούς) και από τόσες στήλες όσες οι περιοχές που υπάρχουν και συμμετέχουν στην σύζευξη τιμών ενώ υπάρχει μια επιπλέον στήλη για την τοποθέτηση του RAM. Με τον FB πίνακα μπορούμε να βρούμε τον FB τομέα, δηλαδή τις διαθέσιμες καθαρές θέσεις των ζωνών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την FB σύζευξη αγορών. Απεικόνιση του FB τομέα φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Ουσιαστικά ο FB τομέας δημιουργείται από το σύνολο των περιορισμών που επιβάλλει η FB μεθοδολογία. 75

77 76

78 5. Intuitiveness- FB-plain MC- FB-intuitive MC 5.1 Intuitiveness Ο χαρακτηρισμός μιας κατάστασης ως non-intuitive αντανακλά δύο πιθανές καταστάσεις που είναι δυνατόν να παρουσιάζονται στο διασυνδεδεμένο συστήμα ηλεκτρικής ενέργειας: Η ζώνη με την φθηνότερη τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας εισάγει ενέργεια αντί να πραγματοποιεί εξαγωγές της φθηνής ενέργειας που παράγει Η ζώνη με την υψηλότερη τιμή εξάγει ηλεκτρική ενέργεια αντί να εισάγει από άλλη ζώνη χαμηλότερης τιμής, Παραδείγματα non-intuitive καταστάσεων παρουσιάζονται παρακάτω για διασαφήνιση του όρου. Η εικόνα προέρχεται από δημοσιευμένα αποτελέσματα της CWE. Εικόνα 27:Non-intuitiveness-the cheapest zone imports Εικόνα 28:Non intuitiveness-the most expensive zone exports 77

79 Οι non-intuitive καταστάσεις προκύπτουν στις αγορές ηλεκτρικής ενέργειας, σε αντίθεση με αγορές άλλων αγαθών, λόγω του δεύτερου νόμου του Kirchhoff. Καθώς οι ροές ισχύος εξαρτώνται από την αντίσταση των στοιχείων του συστήματος, διαφορετικές συναλλαγές ενέργειας επηρεάζουν τον ίδιο Critical Branch-CB με διαφορετικό τρόπο. Για παράδειγμα, όταν μια συναλλαγή Α εισάγει μια ροή σε ένα CB μια άλλη συναλλαγή Β μπορεί να εισάγει μια διαφορετική ροή στον ίδιο CB με διαφορετική κατεύθυνση. Ανάλογα με το ποια ροή επικρατεί στο CB, η μία τείνει να τον επιβαρύνει ενώ η άλλη να τον «ανακουφίσει». Γίνεται,λοιπόν, αντιληπτό ότι μια συναλλαγή πρόκειται να γίνει από μια ζώνη υψηλής τιμής σε μία ζώνη χαμηλής τιμής με σκοπό την απελευθέρωση και εξασφάλιση διαθέσιμης ισχύος για την πραγματοποίηση μιας πιο ωφέλιμης συναλλαγής από μια ζώνη χαμηλής τιμής σε μία ζώνη υψηλής τιμής. (12) Σκοπός, λοιπόν, αυτού του τρόπου διαχείρισης της αγοράς είναι η αύξηση του συνολικού κοινωνικού συμφέροντος στην αγορά της «προηγούμενης μέρας» από την ημέρα κατανομής( global DA welfare) και όχι του κοινωνικού συμφέροντος κάθε ζώνης ξεχωριστά Εμφάνιση non-intuitive καταστάσεων ανάλογα με το υπολογιστικό μοντέλο Non-intuitive καταστάσεις μπορούν να παρατηρηθούν μόνο με προγραμματισμό ροής φορτίου (FB-model) και ποτέ με προγραμματισμό διαθέσιμης μεταφορικής ικανότητας (ATC-model). Η εξήγηση αυτού του φαινομένου απορρέει από τον αντικειμενικό σκοπό της εμφάνισης non-intuitive καταστάσεων. Θεωρώντας μια εξαγωγή από μια ζώνη υψηλής τιμής, Α, σε μία ζώνη χαμηλής τιμής, Β, και λαμβάνοντας υπόψη ότι η συναλλαγή μεταξύ των ζωνών Α και Β δεν έχει επιρροή σε καμία άλλη συναλλαγή, συμπεραίνεται ότι η συναλλαγή αυτή δεν συντελεί στην αύξηση του κοινωνικού συμφέροντος. Αντίθετα, στη μέθοδο ροής φορτίου μια συναλλαγή από την ανωτέρω αναφερθείσα ζώνη Α στην ζώνη Β μπορεί να επηρεάσει άλλες συναλλαγές που πραγματοποιούνται στην συγκεκριμένη περιοχή ελέγχου. Η κατάσταση αυτή γίνεται περισσότερο αντιληπτή μέσω της παρακάτω εικόνας. 78

80 Εικόνα 29:Επεξήγηση ύπαρξης non-intuitive καταστάσεων στο FB-model Στην παραπάνω εικόνα, με κόκκινη γραμμή απεικονίζεται μια τιμή εκκαθάρισης-clearing price, δηλαδή μία λύση της σύζευξης των αγορών. Με κόκκινα βέλη υποδεικνύονται οι κατευθύνσεις προς τις οποίες δεν μπορεί να κινηθεί η λύση( εξωτερικά του πλαισίου), ενώ αντίθετα, τα πράσινα βέλη υποδεικνύουν αποδεκτές κατευθύνσεις ( εντός πλαισίου). Αναλύοντας την παραπάνω εικόνα, παρατηρείται ότι μια συναλλαγή από τη ζώνη Β στην ζώνη C δεν μπορεί να αυξηθεί παρά μόνο να αυξηθεί. Έτσι, η συναλλαγή από το Β στο C προκύψει non-intuitive τότε θα ήταν πιθανό να μειωθεί η ποσότητα συναλλαγής αυξάνοντας το κοινωνικό συμφέρον. Συνεπώς αν η λύση είναι η βέλτιστη δυνατή τότε πρόκειται για μια intuitive συναλλαγή από το Β στο C. Παρατηρείται, ακόμα, ότι η ποσότητα συναλλαγής από το Α στο Β μπορεί μόνο να αυξηθεί. Εάν η συναλλαγή αυτή χαρακτηριζόταν ως non-intuitive τότε θα έπρεπε να παραμείνει ως έχει αφού δεν υπάρχει δυνατότητα μείωσης της συναλλασσόμενης ποσότητας. Αντίθετα, αν η συναλλαγή ήταν intuitive, τότε μια αύξηση της ποσότητας συναλλαγής θα οδηγούσε σε μια βέλτιστη λύση. Συνεπώς, αν η συναλλαγή από το Α στο Β είναι βέλτιστη τότε πρόκειται για μια non-intuitive κατάσταση. Ο λόγος για τον οποίο η συναλλαγή από το A στο Β χαρακτηρίζεται ως non-intuitive, είναι επειδή συμβάλλει στην απελευθέρωση ισχύος στο δεσμευτικό κρίσιμο κλάδο(cb). Η χωρητικότητα αυτή χρησιμοποιείται στην συνέχεια για αύξηση της συναλλασσόμενης ποσότητας μεταξύ των ζωνών Β και C, με σκοπό την αύξηση του κοινωνικού συμφέροντος συνολικά για όλη την περιοχή ελέγχου, υπερνικώντας τη μείωση του κοινωνικού συμφέροντος από τις επιμέρους συναλλαγές μεταξύ των ζωνών Α και Β. (19) 79

81 5.1.2 Γραφική ανάλυση των non-intuitive καταστάσεων Για την ανάλυση μέσω γραφικής απεικόνισης των non-intuitive καταστάσεων, αρχικά θεωρούμε τρεις περιοχές A, B και C ανάμεσα στις οποίες μπορούν να υπάρξουν διμερής συναλλαγές. Μεταξύ των περιοχών A και C δεν υπάρχει διασύνδεση. Η εξίσωση σε έναν κρίσιμο κλάδο-cb μπορεί να γραφτεί: PTDF( A B) Exchange( A B) PTDF( B C) Exchange( B C) RAM Στην παραπάνω εξίσωση η συναλλαγή από το Α C έχει τεθεί ίση με το μηδέν χωρίς άρση της γενικότητας, καθώς δεν υπάρχει διασύνδεση μεταξύ των δύο περιοχών. Η εξίσωση αυτή αναπαρίσταται στο επίπεδο ως μια ευθεία γραμμή. Από το σύνολο των εξισώσεων όλων των CB προκύπτει το παρακάτω γράφημα. Εικόνα 30: Απεικόνιση των ορίων του FB μοντέλου Προκειμένου να σχεδιαστούν στο γράφημα οι non-intuitive καταστάσεις, η εξίσωση του κλάδου μπορεί να μετασχηματιστεί ως εξής: PTDF( A B) BEX ( A B) PTDF( B A) BEX ( B A) PTDF( B C) BEX ( B C) PTDF( C B) BEX ( C B) RAM Non-intuitive καταστάσεις μπορούν να προκύψουν μόνο στην περίπτωση που εμφανιστεί συμφόρηση σε κάποιο κλάδο, δηλαδή υπάρξει κορεσμός στα όρια του πεδίου της ροής φορτίου. Απαιτείται, επίσης, η δυνατότητα ύπαρξης ενός «αντεμπορίου»-counter trade. Ως counter trade ορίζεται μια εμπορική δραστηριότητα ανάμεσα σε μια περιοχή X και μια περιοχή Y, η οποία πραγματοποιείται κάτω από τις ακόλουθες συνθήκες: Ο κρίσιμος κλάδος-cb είναι κορεσμένος 80

82 Μία αύξηση της συναλλαγής BEX(X Y) μειώνει την ροή στον CB. Αυτό συμβαίνει μόνο αν ο αντίστοιχος συντελεστής ροής PTDF(X Y) είναι αρνητικός. Μία αύξηση μιας άλλης συναλλαγής BEX(W Y) αυξάνει την ροή στον ίδιο CB. Αυτό συμβαίνει μόνο αν ο αντίστοιχος συντελεστής ροής PTDF(W Y) είναι θετικός. Προκύπτει, λοιπόν, το συμπέρασμα ότι μια αύξηση του BEX(X Y), counter trade, συντελεί στην αύξηση του BEX(W Y), άμεσο εμπόριο-direct trade. Αξίζει να σημειωθεί ότι μία αύξηση του BEX ισοδυναμεί με μία μείωση της αντίστοιχης συναλλαγής, όταν η συναλλαγή είναι αρνητική. Σύμφωνα με αυτό το συμπέρασμα μπορούν να απεικονιστούν οι nonintuitive καταστάσεις, οι οποίες στο παρακάτω γράφημα αντιστοιχούν στις κόκκινες γραμμές. Εικόνα 31: Απεικόνιση των non-intuitive καταστάσεων όπου CT: countertrade και DT: direct trade Προβαίνοντας σε μία λεπτομερέστερη ανάλυση των περιορισμών γίνεται χρήση του παρακάτω γραφήματος που εστιάζει στο πάνω κόκκινο όριο. Όπως, φαίνεται από το γράφημα τρεις καταστάσεις μπορούν να προκύψουν, οι οποίες ας θεωρηθεί ότι είναι αποτέλεσμα του FB-plain αλγορίθμου. Η περιοχή S1 αντιστοιχεί στην περιοχή όπου δεν υπάρχει συμφόρηση, επομένως όλες οι καταστάσεις είναι intuitive και υπάρχει ισότητα τιμών. Στην περιοχή S2 παρ όλο που υπάρχει συμφόρηση, οι τιμές είναι τέτοιες ώστε να μην εμφανίζονται non-intuitive καταστάσεις. Στην περιοχή S3 εμφανίζεται συμφόρηση και η κατάσταση είναι non-intuitive. 81

83 Εικόνα 32: Πάνω όριο της απεικόνισης non-intuitive καταστάσεων Καθώς οι τιμές των συντελεστών ροής φορτίου του CB που βρίσκεται σε συμφόρηση είναι καθορισμένες και θεωρώντας ότι η λύση είναι βέλτιστη αφού προέκυψε από FB-plain προγραμματισμό τότε η σειρά των τιμών είναι η εξής: MCP(A)>MCP(B) και MCP(C)>MCP(B). Όντως, η συναλλαγή Α Β μειώνει την ροή στο CB έτσι ώστε MCP(A)>MCP(B) ενώ η συναλλαγή C Β αυξάνει την ροή στο CB έτσι ώστε MCP(C)>MCP(B). Ως αποτέλεσμα η περιοχή Α δεν μπορεί να πραγματοποιήσει intuitive εξαγωγή προς την περιοχή Β. (12) 5.2 Ο Επιλυτής Euphemia Εντοπισμός non-intuitive καταστάσεων Στον επιλυτή Euphemia έχει εισαχθεί μια ειδική διαδικασία για την ανίχνευση non-intuitive καταστάσεων. Η διαδικασία εντοπισμού μπορεί να αναλυθεί σε δύο επιμέρους βήματα. Αρχικά, θεωρείται μια λύση, η οποία είναι δεσμευτική για όλες τις περιοχές που συμπεριλαμβάνονται στην περιοχή ελέγχου και προέκυψε βάση του μοντέλου ροής φορτίου. Η συγκεκριμένη λύση απαρτίζεται από την καθαρή θέση της αγοράς (net position- NEX z ) και την τιμή εκκαθάρισης της αγοράς( market clearing price-mcp z ). Επίσης, παρέχεται μια τοπολογία για την οποία η λύση δεν πρέπει να είναι non-intuitive. Η τοπολογία αυτή περιλαμβάνει όλα τα ζεύγη των περιοχών (i,j) τα οποία θα μπορούσαν να προκύψουν. Το πρώτο βήμα για την ανίχνευση non-intuitive καταστάσεων περιλαμβάνει την δημιουργία ενός γραφήματος το οποίο απαρτίζεται από: Όλες τις περιοχές zϵz, οι οποίες απεικονίζονται ως κόμβοι Όλες τις αιχμές για κάθε ζεύγος περιοχών (i,j) για τις οποίες ισχύει mcp i < mcp j καθώς θεωρούμε μόνο intuitive κατευθύνσεις ροής ενέργειας, και για τις οποίες η διαθέσιμη ισχύς είναι άπειρη. Έναν κόμβο,s, που θεωρείται ως πηγή ενέργειας και έναν κόμβο,t, ως καταβόθρα ενέργειας Τις αιχμές (s,z) για κάθε περιοχή που εξάγει. Η ισχύς της θέσης αιχμής θεωρείται ίση με την εξαγωγική της θέση 82

84 Τις αιχμές (z,t) για κάθε περιοχή που εισάγει. Η ισχύς της θέσης αιχμής θεωρείται ακριβώς ίση με την εισαγωγική της θέση. Στην συνέχεια, ακολουθεί το δεύτερο βήμα το οποίο περιλαμβάνει τον υπολογισμό της μέγιστης ροής ενέργειας από την θεωρητική πηγή στην καταβόθρα σύμφωνα με τον άμεσα διαθέσιμο αλγόριθμο υπολογισμού της μέγιστης μεταφοράς ισχύος. Εάν η λύση που θα προκύψει ικανοποιεί πλήρως όλους τους εξαγωγικούς συνδέσμους, τότε η λύση μπορεί να θεωρηθεί ως ένα πιθανό intuitive αποτέλεσμα. Αντίθετα, αν κάποια ποσότητα διαθέσιμης ισχύος παραμείνει αχρησιμοποίητη, τότε η λύση που προκύπτει χαρακτηρίζεται ως nonintuitive. (19) Σύζευξη αγορών με την μέθοδο ροής φορτίου-fb FB-plain market coupling Για την εφαρμογή της σύζευξης της αγοράς με το FB-plain μοντέλο, προστίθενται οι περαιτέρω περιορισμοί στο μοντέλο της σύζευξης αγοράς με άπειρη δυνατότητα ισχύος, όπως αυτό παρουσιάστηκε στην ενότητα Infinite capacity market coupling. Συμβολισμοί: lϵl : ένας κρίσιμός κλάδος-cb l ανάμεσα σε πολλούς κρίσιμους κλάδους L Παράμετροι: PTDF l z : ο συντελεστής ροής μιας περιοχής προσφορών z σε έναν CB, l. RAM l : το παραμένων διαθέσιμο υπόλοιπο ενός CB, l σε MW Περιορισμοί: zz z PTDF NEX RAM, l L l z l Όταν ένας τέτοιος περιορισμός είναι ενεργός, δηλαδή όταν παρουσιάζεται κάποια συμφόρηση, η τιμή κάθε περιοχής σχετίζεται άμεσα με τους περιορισμούς που εισάγουν οι συντελεστές ροής. Στην πραγματικότητα, δύο περιοχές συγκλίνουν στην ίδια τιμή μόνο έναν οι συντελεστές ροής τους είναι ίσοι. Συνεπώς, η μερική σύγκλιση των τιμών είναι απίθανο να παρατηρηθεί στο FB-plain μοντέλο, αφού δεν είναι εφικτή η ύπαρξη ίσων συντελεστών ροής. FB-intuitive market coupling-θεωρητικό μοντέλο Στη θεωρητική προσέγγιση για την εφαρμογή του FB-intuitive μοντέλου στην σύζευξη των αγορών προστίθενται οι περιορισμοί που ακολουθούν στο μοντέλο σύζευξης αγοράς με άπειρη δυνατότητα ισχύος. Μεταβλητές: MCP z : Η τιμή εκκαθάρισης σε για την z περιοχή προσφορών 83

85 BEX z1,z2 : Η ποσότητα συναλλαγής από το z1 στο z2, μεγαλύτερη του μηδενός Περιορισμοί: z', z z, z' NEX z BEX BEX 0, z Z z' Z z1, z2 z2 z1 BEX ( MCP MCP ) 0, z1 Z, z2 Z z1, z2 BEX 0 Ο πρώτος περιορισμός εκφράζει στην ανασύνθεση των συναλλαγών, ενώ ο δεύτερος την ροή ισχύος από ζώνες χαμηλής τιμής σε ζώνες υψηλής τιμής, εκφράζει δηλαδή την βασική αρχή του intuitiveness. Τέλος, η τελευταία σχέση εκφράζει ην απουσία ATC διασύνδεσης μεταξύ των περιοχών z1 και z2. (12) FB-intuitive market coupling-εφαρμογή Για τον αποκλεισμό των non-intuitive καταστάσεων, που ενδέχεται να παρουσιαστούν με την χρήση του μοντέλου ροής φορτίου, εφαρμόζεται στον αρχικό κώδικα μια κατάλληλα διαμορφωμένη τροποποίηση που καλείται intuitive patch. Σε περίπτωση που η βέλτιστη λύση που προκύπτει από την επίλυση της σύζευξης των αγορών δεν βρίσκεται στην περιοχή όπου πραγματοποιούνται μόνο intuitive συναλλαγές, ενεργοποιείται το intuitive patch. Η ενεργοποίηση του στοχεύει στην μετατόπιση της λύσης σε μία θέση εντός της intuitive περιοχής στην οποία εξασφαλίζεται μέγιστη ευημερία. Συνεπώς, το FB-plain και το FBintuitive μοντέλο καταλήγουν σε διαφορετικές λύσεις για την σύζευξη της αγοράς. Πιο αναλυτικά, ακολουθείται η παρακάτω διαδικασία για την εφαρμογή ή όχι του intuitive patch στον αλγόριθμο. Αρχικά, λύνεται το πρόβλημα σύζευξης των αγορών με χρήση του FB-plain μοντέλου. Εάν δεν παρουσιαστούν non-intuitive καταστάσεις τότε η λύση που προέκυψε αποτελεί αποδεκτή λύση του προβλήματος. Σε αντίθετη περίπτωση, οι CB στους οποίους παρουσιάστηκε συμφόρηση σημειώνονται ως «ενεργοί». Στην συνέχεια, επιλύεται εκ νέου το πρόβλημα, εφαρμόζοντας στους «ενεργούς» CB το intuitive patch ενώ στους υπόλοιπους εφαρμόζονται οι αρχικοί περιορισμοί. Αν η επίλυση καταλήξει σε intuitive αποτελέσματα, τότε η λύση είναι αποδεκτή, αλλιώς σημειώνονται οι νέοι «ενεργοί» CB και η διαδικασία επίλυσης οδηγείται στο προηγούμενο βήμα. Η διαδικασία, αυτή, επαναλαμβάνεται μέχρι την επίτευξη αποδεκτής λύσης, αν και συνήθως στην περίπτωση της CWE απαιτούνται συνήθως μία ή δύο επαναλήψεις. Intuitive constrains Ο κώδικας του intuitive patch αναπτύσσεται παρακάτω: Στους κλάδους στους οποίους δεν εμφανίζονται non-intuitive καταστάσεις, εφαρμόζεται ο παρακάτω περιορισμός: zz PTDF NEX RAM z l z l 84

86 Ενώ στους «ενεργούς» κλάδους εφαρμόζεται ο παρακάτω intuitive περιορισμός: ( z1, z2) Z Z ( PTDF PTDF ) BEX RAM z2 z1 z1, z2 l l l z1, z2 BEX 0 Όπου : (x) + = max( x,0) Σύμφωνα με τον παραπάνω τμήμα κώδικα, ο επιλυτής Euphemia μοντελοποιεί «intuitive» περιορισμούς που στοχεύουν να αντικαταστήσουν περιορισμούς του FB μοντέλου, οι οποίοι οδήγησαν στην εμφάνιση non-intuitive καταστάσεων. Η μόνη διαφορά που εντοπίζεται μεταξύ των δύο περιορισμών έγκειται στο γεγονός ότι, οι intuitive ροές υπόκεινται μεν στους περιορισμούς των συντελεστών ροής, αλλά μόνο στην περίπτωση όπου PTDF i > PTDF j λαμβάνεται υπόψη η επίδραση της εκάστοτε ροής στο CB. Εάν η διαφορά μεταξύ των συντελεστών ροής είναι αρνητική, δηλαδή συντελείται αποσυμφόρηση του CB τότε η επίδραση αυτή αγνοείται. Όπως έχει προαναφερθεί, οι non-intuitive καταστάσεις προκύπτουν από το γεγονός ότι κάποιες συναλλαγές πραγματοποιούνται με σκοπό την εκτόνωση μιας συμφόρησης και τη εξασφάλιση διαθέσιμης ισχύος για την πραγματοποίηση άλλων συναλλαγών που προάγουν την συνολική κοινωνική ευημερία. Για να αποτραπεί, λοιπόν, η εμφάνιση non-intuitive καταστάσεων πρέπει να αμεληθούν τα φαινόμενα αποσυμφόρησης. (12) Γραφική απεικόνιση του FB-intuitive MC Στόχος του FB-intuitive MC αλγορίθμου αποτελεί η εύρεση μιας βέλτιστης intuitive λύσης. Προφανώς, αν ο FB-plain MC αλγόριθμος καταλήξει σε μια intuitive λύση, τότε αυτή αποτελεί το βέλτιστο αποτέλεσμα. Αυτός είναι και ο λόγος που ο FB-intuitive αλγόριθμος ξεκινά κάνοντας χρήση του FB-plain αλγορίθμου. Έχοντας υπόψη το γράφημα του πάνω ορίου της απεικόνισης των non-intuitive καταστάσεων, όπως αυτό παρουσιάστηκε στην παράγραφο 5.1.2, οι περιοχές S1 και S2 αξιολογούνται ως intuitive και η ανάλυση παραμένει η ίδια. Η επιβολή του intuitive patch πρέπει να γίνει στην περιοχή S3. Δεδομένου ότι το πρόβλημα παρουσιάζει δύο βαθμούς ελευθερίας, τη συναλλαγή από το A B και τη συναλλαγή από το B C, παρατηρείται εύκολα ότι η συναλλαγή A B πρέπει να μειωθεί τόσο ώστε να ικανοποιείται μία από τις παρακάτω συνθήκες: MCP(A) MCP(B) Exchange(A B)=0 Η γραφική απεικόνιση των παραπάνω συνθηκών παρουσιάζεται στην παρακάτω εικόνα. Η συνθήκη Exchange(A B)=0 αντιστοιχεί στο άκρο αριστερό σημείο της κόκκινης γραμμής. Ο περιορισμός MCP(A) MCP(B) δεν μπορεί να εφαρμοστεί άμεσα λόγω λογαριθμικών δυσκολιών. Για το λόγω αυτό το intuitive patch τροποποιεί το πρόβλημα, έτσι ώστε να ικανοποιείται η συνθήκη MCP(A)=MCP(B). Η τροποποίηση αυτή ισοδυναμεί με την υπόθεση ότι οι περιοχές Α και Β είναι οι ίδιες και συνεπώς παρουσιάζουν κοινούς 85

87 συντελεστές ροής φορτίου, PTDF(A B)=0 για έναν CB στον οποίο παρουσιάζεται συμφόρηση. Γραφικά, η υπόθεση αυτή αποδίδεται με την εξάλειψη της κόκκινης γραμμής μέσω της προσθήκης ενός νέου εικονικού CB που απεικονίζεται από μία οριζόντια γραμμή, λόγω του μηδενικού συντελεστή ροής, σε επαρκές επίπεδο. Το επαρκές, αυτό, επίπεδο βρίσκεται στο σημείο που η κόκκινη γραμμή τέμνει τον y-άξονα. Τοποθέτηση της οριζόντιας γραμμής κάτω από αυτό το σημείο θα περιόριζε κατά πολύ το πεδίο των λύσεων, ενώ τοποθέτηση της πάνω από αυτό το σημείο θα οδηγούσε σε ένα γράφημα που θα περιείχε, ακόμα, μέρος της κόκκινης γραμμής, άρα και το ενδεχόμενο εμφάνισης non-intuitive καταστάσεων. Η εφαρμογή του intuitive patch οδηγεί σε μία λύση η οποία ενδέχεται να μην είναι η βέλτιστη όσο αναφορά την μεγιστοποίηση της ευημερίας της αγοράς σε προ-ημερήσιο προγραμματισμό -DAMW, γεγονός που οφείλεται στην θεώρηση ότι BEX(A B)=0. Στην βέλτιστη λύση η συναλλαγή αυτή δεν είναι μηδενική, αντιθέτως επιδρά θετικά στον υπό συμφόρηση CB, καθώς συντελεί στην αποσυμφόρηση του. Ως αποτέλεσμα, το intuitive patch οδηγεί σε υπερεκτίμηση της ροής στον CB που αντιμετωπίζει προβλήματα συμφόρησης και περιορίζοντας υπερβολικά το BEX(B C). (12) Ο νέος εικονικός CB απεικονίζεται στο παρακάτω γράφημα με την οριζόντια μωβ γραμμή. Εικόνα 33: απεικόνιση της επίδρασης του intuitive patch 5.3 Σύγκριση μεταξύ των FB-intuitive MC και FB-plain MC μοντέλων Η διαφορά του FB-intuitive από το FB-plain μοντέλο εντοπίζεται στους επιπλέον περιορισμούς που εισάγονται στον αλγόριθμο επίλυσης της σύζευξης των αγορών με τη χρήση του FB-intuitive μοντέλου. Σκοπός αυτών των περιορισμών είναι η καταστολή διαδικασιών πώλησης ενέργειας από μια ζώνη ακριβής τιμής σε μία ζώνη χαμηλότερης τιμής, ανεξάρτητα αν η συγκεκριμένη συναλλαγή ενδέχεται να οδηγήσει σε αύξηση της συνολικής ευημερίας της προ-ημερήσιας αγοράς. Για την επεξήγηση των διαφορών που προκύπτουν μεταξύ των δύο μοντέλων ακολουθεί σύγκριση σε διάφορους επιμέρους 86

88 τομείς, σύμφωνα με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την παράλληλο υπολογισμό των μεθόδων στην περιοχή της CWE κατά το έτος (20) Συχνότητα εμφάνισης non-intuitive ροών φορτίου Από την έρευνα της παράλληλης ροής φορτίου που πραγματοποιήθηκε το 2013 προέκυψε ότι με χρήση του μοντέλου FB-plain μόνο 5.7% του χρόνου παρατηρήθηκαν non-intuitive καταστάσεις. Πιο συγκεκριμένα, αν το ποσοστό αυτό αναχθεί σε ποσοστό των ωρών στις οποίες παρατηρήθηκε συμφόρηση στις γραμμές, λαμβάνοντας υπόψη ότι η εμφάνιση συμφόρησης αποτελεί προϋπόθεση για την εμφάνιση non-intuitive καταστάσεων, το ποσοστό αυτό αντιστοιχεί στο 8,2% αυτών. Τα αποτελέσματα αυτά, δεν αποτελούν κριτήριο για την επιλογή ή την απόρριψη ενός εκ των δύο μοντέλων. Μια επιλογή ανάμεσα τους οφείλει να γίνει προσεκτικά καθώς θα επηρεάσει συγκεκριμένο πεδίο τιμών. Από την συγκεκριμένη μελέτη παρατηρήθηκε επίσης ένα συστηματικό σφάλμα μεταξύ των περιοχών. Αν οι περιοχές που περιλαμβάνονται οριστούν ως εξής: Το μεγαλύτερο σύνολο των περιοχών με τις υψηλότερες τιμές έτσι ώστε όλες οι περιοχές του συνόλου να εξάγουν Το μεγαλύτερο σύνολο των περιοχών με τις χαμηλότερες τιμές έτσι ώστε όλες οι περιοχές του συνόλου να εισάγουν Τότε συμπεραίνεται ότι οι μεγαλύτερες γεωγραφικά περιοχές παρουσιάζουν λιγότερο ακραίους συντελεστές ροής λόγω φαινομένων εξομάλυνσης. Επίσης, αν μια ζώνη έχει ακραίους, μεγαλύτερους ή μικρότερους, συντελεστές ροής σε έναν «ενεργό» CB τότε μπορεί να επηρεάσει πιο αποτελεσματικά και να εξαλείψει μια ενδεχόμενη συμφόρηση, με αποτέλεσμα την εμπλοκή της σε non-intuitive καταστάσεις Αστάθεια τιμών Με τον όρο αστάθεια τιμών αναφέρεται η διακύμανση που ενδέχεται να παρουσιαστεί στις τιμές ανά ώρα. Η αστάθεια ορίζεται ως η διακύμανση των ταχυτήτων του συνολικού χρόνου διεξαγωγής της μελέτης: ά h dd h h ( v v ) d D 1 2 Όπου ως ταχύτητα v h ορίζεται το μέγεθος: v mcp mcp h h h d d d1 mcp d,mcp d : η τιμή εκκαθάρισης της αγοράς την ημέρα d. Για την ανίχνευση της αστάθειας που παρουσιάζεται στις τιμές, η προαναφερθείσα στατιστική μέθοδος εφαρμόστηκε τόσο στην μέθοδο FB-intuitive όσο και στην FB-plain και τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τα ανάλογα της μεθόδου ATC. 87

89 Εικόνα 34:Διάγραμμα ρευστότητας για το Βέλγιο Εικόνα 35: Διάγραμμα ρευστότητας για την Ολλανδία 88

90 Εικόνα 36: Διάγραμμα ρευστότητας για την Δανία Εικόνα 37: Διάγραμμα ρευστότητας για την Γαλλία. Στα διαγράμματα που απεικονίζονται παραπάνω, οι αρνητικές τιμές αντιπροσωπεύουν μεγαλύτερα επίπεδα αστάθειας με χρήση της μεθόδου ATC, σε αντίθεση με τις θετικές τιμές που υποδεικνύουν μεγαλύτερη αστάθεια στην χρήση των μοντέλων FB-plain και FBintuitive. 89

91 Σύμφωνα, λοιπόν, με τα διαγράμματα παρατηρείται ιδιαίτερα μικρή διαφορά μεταξύ των FB-plain και FB-intuitive μοντέλων, ειδικά αν γίνει σύγκριση με τα αποτελέσματα της μεθόδου ATC. Η μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ των δύο μεθόδων παρατηρήθηκε στην περιοχή της Γαλλίας, όπου προέκυψε για κάποιες μεμονωμένες ώρες μεγαλύτερη αστάθεια με χρήση της μεθόδου FB-intuitive. Παρ όλα αυτά, η διαφορά αυτή δεν μπορεί να θεωρηθεί σημαντική. Συνεπώς, μία σύγκριση των μεθόδων, έχοντας ως κριτήριο την αστάθεια των τιμών, δεν οδηγεί σε ευδιάκριτες και ουσιαστικές διαφορές Τιμή της ενέργειας Η κοστολόγηση της ενέργειας ανάλογα με την χρησιμοποιούμενη μέθοδο σύζευξης της αγοράς ανάγεται στην μελέτη και αξιολόγηση δύο επιμέρους δεικτών: της μέσης τιμής της τιμής του φορτίου βάσης και της κατανομής της διακύμανσης των τιμών. Από την σύγκριση των μέσων τιμών της τιμής φορτίου βάσης συμπεραίνεται ότι δεν υπάρχει ουσιαστική διαφορά ανάμεσα στις δύο μεθόδους, καθώς η μέγιστη διαφορά που παρατηρήθηκε στις τιμές ανέρχεται στην τάξη των 0.09 λιγότερα για την χρήση του FBintuitive μοντέλου (περιοχή της Γαλλίας), όπως απεικονίζεται και στο παρακάτω διάγραμμα. Εικόνα 38: Μέσος όρος τιμών του φορτίου βάσης Αντίστοιχα, από την μελέτη της κατανομής της διακύμανσης των τιμών προκύπτει ότι οι διαφορές μεταξύ του FB-plain και του FB-intuitive μοντέλου είναι συγκρίσιμες, όπως παρουσιάζεται και στο παρακάτω διάγραμμα. 90

92 Εικόνα 39: Κατανομή της διακύμανσης τιμών Οι διαφορές που προκύπτουν από την τυπική απόκλιση των μέσων τιμών της τιμής του φορτίου βάσης και από την κατανομή της διακύμανσης των τιμών δεν μπορούν να αξιοποιηθούν ως στατιστικοί δείκτες για την υπεροχή της μίας μεθόδου έναντι της άλλης, λόγω της μικρής τιμής που παρουσίασαν Ρευστότητα του συστήματος Η αξιολόγηση της επίδρασης των μεθόδων, FB-plain και FB-intuitive, στην ρευστότητα που παρουσιάζει η αγορά ανάγεται στη αξιολόγηση της ελαστικότητας της αγοράς. Η εμφάνιση μικρότερης ελαστικότητας, με την χρήση είτε της μίας είτε της άλλης μεθόδου, μπορεί να θεωρηθεί ως δείκτης δυσμενής επιρροής στην ρευστότητα της αγοράς. Η μελέτη της ελαστικότητας αποτελείται από την προσθήκη προσφορών αγοράς/πώλησης του φορτίου βάσης στην μέγιστη/ελάχιστη τιμή και τα αποτελέσματα που αυτή επιφέρει στις τιμές. Σε μία δεδομένη κατάσταση, πιο αποτελεσματική μέθοδος θεωρείται αυτή που μεταβάλει λιγότερο τις τιμές. Για την εξαγωγή αποτελεσμάτων υπολογίζεται η διαφορά στην τιμή, που προκύπτει λόγω μιας προστιθέμενης ποσότητας, στην Χ η θέση. Για παράδειγμα, αν η 90 η εκατοστιαία θέση της διαφοράς των τιμών μετά την προσθήκη μιας εντολής αγοράς 1000MW είναι 6 /MWh,σημαίνει ότι στο 90% των περιπτώσεων η διαφορά των τιμών είναι μικρότερη των 6 /MWh ενώ στο 10% των περιπτώσεων η διαφορά είναι μεγαλύτερη των 6 /MWh. Για εντολές αγοράς συμβαίνει ακριβώς το αντίθετο. Στα παρακάτω διαγράμματα παρουσιάζεται η 97,5 η εκατοστιαία θέση για τις χώρες της CWE. Η χρήση δεικτών που αντιστοιχούν σε υψηλές εκατοστιαίες θέσεις πλεονεκτεί καθώς 91

93 εστιάζει μόνο στις πιο ευαίσθητες περιπτώσεις. Η ελαστικότητα πρέπει να υπολογίζεται σε ιδιαίτερα τεταμένες καταστάσεις, γιατί η χρήση του μέσου όρου όλων των καταστάσεων αποσβένει την ισχυρή επίδραση των ιδιαίτερα υψηλών καταστάσεων συμφόρησης. Εικόνα 40: Ελαστικότητα ανά περιοχή προσφορών στα 97.5% σε /MWh Σύμφωνα με τα παραπάνω διαγράμματα η διαφορά μεταξύ FB-plain και FB-intuitive μοντέλου είναι αμελητέα. Ωστόσο, η ελαστικότητα θ μπορούσε να θεωρηθεί ελαφρώς καλύτερη στο FB-plain μοντέλο ιδιαίτερα για την περιοχή του Βελγίου και λιγότερο για την περιοχή της Γαλλίας, Κοινωνική ευημερία και καταμερισμός της Η χρήση μοντέλων κατανομής της ισχύος όπως είναι τα μοντέλα FB επιτρέπουν την βελτιστοποίηση της ευημερίας της αγοράς προ-ημερήσιας κατανομής-day Ahead Market Welfare (DAMW). Αντίθετα, δεν μπορούν να επηρεάσουν το συνολικό πραγματικό κοινωνικό ώφελος. Ως πραγματικό κοινωνικό ώφελος ορίζεται η διαφορά μεταξύ όλων των εσόδων που προκύπτουν στο σύνολο της αγοράς ενέργειας, όπως από την πώληση ενέργειας από τους παραγωγούς, από την αγορά της ενέργειας από τις βιομηχανίες και τους τελικούς καταναλωτές και τα έσοδα των ιδιοκτητών του συστήματος μεταφοράς από την χρήση των γραμμών, μείον όλων των εξόδων που υφίστανται για την παραγωγή της ενέργειας, όπως το κόστος των πρώτων υλών, οι επενδύσεις για την επέκταση των μονάδων παραγωγής και του συστήματος μεταφοράς, τα μέτρα ασφαλείας και το οικονομικό ρίσκο που προκύπτει από τις εκάστοτε επενδύσεις. Ο υπολογισμός του DAMW, όπως πραγματοποιείται από τον επιλυτή EUPHEMIA, προκύπτει από έναν πιο αυστηρό ορισμό όπου το κοινωνικό όφελος περιορίζεται στα κέρδη λόγω του εμπορίου της ενέργειας σε μια συγκεκριμένη αγορά. Τα κέρδη αυτά αποτελούν το 92

94 άθροισμα των διαφορών ανάμεσα στις τιμές προσφοράς (order prices) και τις τελικές τιμές εκκαθάρισης (clearing prices), και κλιμακώνονται ανάλογα με το μέγεθος των προσφορών. Από την παράλληλη ροή φορτίου για το έτος 2013 προέκυψε ότι με την intuitive μέθοδο το κοινωνικό όφελος ήταν κατά 1.5Μ χαμηλότερο σε σχέση με την plain μέθοδο. Έχοντας, λοιπόν, ως κριτήριο την βελτιστοποίηση του DAMW το FB-intuitive μοντέλο υστερεί έναντι του FB-plain. Η διαφορά αυτή πηγάζει από την εξ ορισμού διαφορά μεταξύ των δύο μοντέλων, δηλαδή τους επιπλέον περιορισμούς που εισάγει το intuitive μοντέλο για τον αποκλεισμό ενεργειακών συναλλαγών από ακριβές σε φθηνές ζώνες ενέργειας. Από την ίδια μελέτη προέκυψαν και τα παρακάτω διαγράμματα που απεικονίζουν τις διαφορές που παρουσιάστηκαν μεταξύ των δύο μοντέλων στον καταμερισμό της κοινωνικής ευημερίας στα διάφορα μέλη της αγοράς ανά περιοχή. Οι θετικές τιμές στο διάγραμμα αντιστοιχούν στην περίπτωση όπου το FB-plain μοντέλο αποφέρει μεγαλύτερο κοινωνικό όφελος σε σχέση με το FB-intuitive. Το αντίθετο, ισχύει για τις αρνητικές τιμές. Παρατηρείται, επίσης, μια μετάβαση μεταξύ της κοινωνικής ευημερίας ανάμεσα σε αγοραστές και πωλητές σε κάθε αγορά. Μία αύξηση των τιμών επωφελεί τους πωλητές, ενώ μια αντίστοιχη μείωση αυξάνει τα κέρδη των αγοραστών. Η μπλε γραμμή αντιπροσωπεύει το συνολικό κοινωνικό ώφελος όπως προκύπτει από την υπέρθεση όλων των στοιχείων. Δεδομένου ότι οι μεταβολές της ευημερίας είναι ιδιαίτερα μικρές και αισθητά ευμετάβλητες από μέρα σε μέρα, δεν μπορεί να υπάρξει στατιστικά ακριβής κατεύθυνση για την επιλογή ενός μοντέλου. Στην περιοχή της Δανίας, η επίδραση του καταμερισμού φαίνεται να είναι μεγαλύτερη σε σχέση με τις άλλες περιοχές. Το γεγονός αυτό, οφείλεται στο μεγαλύτερο βάθος που παρουσιάζει η συγκεκριμένη αγορά, καθώς μια μεταβολή στην τιμή προκαλεί μετάβαση της ευημερίας από τους πωλητές στους αγοραστές ή το αντίθετό σε όλη την έκταση της αγοράς. Εικόνα 41: Καταμερισμός του DAMW σε κάθε περιοχή 93

95 Συνοψίζοντας, τα αποτελέσματα που προέκυψαν επιβεβαίωσαν την θεωρητική άποψη που προβάλει το FB-plain μοντέλο να υπερτερεί έναντι του FB-intuitive. Όσο αφορά τον καταμερισμό της ευημερίας μεταξύ plain και intuitive μοντέλου, τα αποτελέσματα που προέκυψαν δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την δημιουργία ενός στατιστικού μοτίβου, καθώς μεταβάλλονται συνεχώς Διαθέσιμη ισχύς της ενδοημερήσιας αγοράς. Στα διαγράμματα διασποράς που ακολουθούν απεικονίζεται η διαθέσιμη ισχύς για χρήση στην ενδοημερήσια αγορά(id-capacity), όπως αυτή προκύπτει για το ATC και για το FB μοντέλο. Σκοπός αυτής της αρχικής σύγκρισης με το ATC μοντέλο αποτελεί η στατιστική απεικόνιση της μηδενικής διαθέσιμης ισχύος της ενδοημερήσιας αγοράς και προς τις δυο κατευθύνσεις( στο συγκεκριμένο γράφημα από την Γαλλία στην Δανία και αντίστροφα) με χρήση τόσο του FB-plain όσο και του FB-intuitive μοντέλου. Παρατηρώντας τις τιμές που προκύπτουν με το ATC μοντέλο, αναγνωρίζεται ότι σχηματίζουν κεκλιμένες γραμμές, οι ευθείες γραμμές σχηματίστηκαν λόγω της σχετικά 94

96 στατικής τιμής της διαθέσιμη ποσότητας μεταφοράς-atc. Προκύπτει έτσι ότι σε περίπτωση που δεν υπάρχει διαθέσιμη ισχύς στην ενδοημερήσια αγορά προς τη μία κατεύθυνση, τότε το αντίστοιχο ποσό θα είναι διαθέσιμο προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αντίθετα, το FBplain και το FB-intuitive μοντέλο παρουσιάζουν μεγαλύτερη διασπορά στις τιμές. Τα αποτελέσματα από τον υπολογισμό της ισχύος ποικίλουν ανά ώρα οδηγώντας γραφήματα ισχύος με μεγάλο εύρος τιμών. Επίσης, τα δύο μοντέλα της ροής φορτίου μπορούν να οδηγήσουν σε μηδενική ισχύ και προς τις δύο κατευθύνσεις, σε αντίθεση με την ATC μέθοδο. Ορίζοντας ως συνολική ενδοημερήσια ισχύ το σύνολο της ισχύος και προς δυο κατευθύνσεις προκύπτουν τα παρακάτω ιστογράμματα ισχύος για ενδοημερήσια χρήση ανά σύνορο δύο περιοχών. Οι τιμές για την ATC μέθοδο παρουσιάζουν σαφή συνοχή, σε αντίθεση με τις τιμές του FB-plain και του FB-intuitive μοντέλου που κυμαίνονται από πολύ χαμηλά έως πολύ υψηλά επίπεδα ισχύος Εικόνα 42: Ιστόγραμμα της ενδοημερήσιας χωρητικότητας ανά σύνορο Από τα παραπάνω ιστογράμματα γίνονται εμφανείς κάποιες διαφορές που υπάρχουν μεταξύ FB-plain και FB-intuitive. Στα ιστογράμματα που ακολουθούν δίνεται έμφαση στην ειδική περίπτωση όπου η ενδοημερήσια διαθέσιμη ισχύς είναι μηδενική, ενώ γίνεται διάκριση ανάμεσα στις ώρες όπου εμφανίζονται μόνο non-intuitive καταστάσεις και σε αυτές που εμφανίζονται μόνο intuitive αντίστοιχα. 95

97 Εικόνα 43: Μηδενική ενδοημερήσια διαθέσιμη ισχύς-non-intuitive hours Εικόνα 44: Μηδενική ενδοημερήσια διαθέσιμη ισχύς- intuitive hours Σύμφωνα με τα παραπάνω ιστογράμματα για τις ώρες κατά τις οποίες εμφανίζονται nonintuitive καταστάσεις, το FB-intuitive μοντέλο οδηγεί σε λιγότερες ώρες με μηδενική αρχική ισχύ. Αντίθετα, για τις ώρες οι οποίες είναι intuitive, ακόμα και για το FB-plain μοντέλο, δεν υπάρχει ουσιαστική διαφορά ανάμεσα στα δύο μοντέλα. Το φαινόμενο αυτό αποτελεί απόρροια της χρήσης του FB-intuitive μοντέλου, αφού εμποδίζεται η εκτέλεση κάποιων 96

98 συναλλαγών στην αγορά της προηγούμενης μέρας από την μέρα κατανομής DA, αφήνοντας κάποια χωρητικότητα αχρησιμοποίητη, η οποία γίνεται εκ νέου διαθέσιμη για χρήση στην ενδοημερήσια αγορά. Ανάλογα με τα προηγούμενα ιστογράμματα, παρακάτω απεικονίζεται, για τις ώρες που παρουσιάζονταν non-intuitive καταστάσεις, η συχνότητα των ωρών στις οποίες η διαθέσιμη ενδοημερήσια χωρητικότητα ήταν λιγότερη από 100MW. Από το ιστόγραμμα γίνεται εμφανές ότι το FB-intuitive μοντέλο καταλήγει λιγότερα συχνά με μικρές τιμές ενδοημερήσιας χωρητικότητας. Παρ όλα αυτά, η διαφορά ανάμεσα στα δύο μοντέλα γίνεται λιγότερο εμφανής, γεγονός που σημαίνει ότι για αρκετές ώρες όπου το FB-plain μοντέλο οδήγησε σε μηδενική ID χωρητικότητα και το FB-intuitive μοντέλο σε μη μηδενική χωρητικότητα, η διαθέσιμη αυτή χωρητικότητα ήταν μικρή. Εικόνα 45: Διαθέσιμη ενδοημερήσια ισχύς<100mw Από τα προηγούμενα γίνεται εμφανές ότι η χρήση του FB-intuitive μοντέλου οδηγεί σε περισσότερη διαθέσιμη ισχύ για χρήση στην ενδοημερήσια αγορά. Δεν μπορεί να εξασφαλιστεί, όμως, ότι το συγκεκριμένο ποσό χωρητικότητας θα χρησιμοποιηθεί τελικά δημιουργώντας κάποια αξία και αυξάνοντας την ευημερία της αγοράς. Προσδοκίες για την χρήση της ισχύος στην ενδοημερήσια αγορά, δημιουργεί η εισχώρηση των ανανεώσιμων πηγών στο παραγωγικό σύστημα καθώς και η ανάγκη προσαρμοστικότητας και ευελιξίας της παραγωγής στις ανάγκες του φορτίου. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι περιορισμοί που εισάγει το FB-intuitive μοντέλο δεν πρέπει να εφαρμόζονται στον προγραμματισμό των ενδοημερήσιων συναλλαγών, καθώς η εφαρμογή τους, θα εμποδίσει την χρήση της διαθέσιμης ισχύος για την δημιουργία ευνοϊκών ενδοημερήσιων συναλλαγών οδηγώντας σε παραμένουσα μη αξιοποιήσιμη ισχύ. 97

99 5.3.7 Τομέας επενδύσεων και ασφάλεια του συστήματος Η επενδυτική δραστηριότητα επηρεάζεται από την μελλοντική εξέλιξη των τιμών. Η πρόβλεψη των τιμών σε βάθος χρόνου απαιτεί την μοντελοποίηση της αγοράς συμπεριλαμβανομένου και του μοντέλου σύζευξης των αγορών. Αναμφισβήτητα, η μοντελοποίηση του FB-plain είναι απλούστερη καθώς δεν περιλαμβάνει τους περιορισμούς για τον αποκλεισμό των non-intuitive καταστάσεων και δεν εξαρτάται από μακροπρόθεσμα συμβόλαια αγοραπωλησιών. Ωστόσο, όσο αναφορά την μοντελοποίηση των μακροπρόθεσμων παραγόντων, προκύπτουν αβεβαιότητες ανεξάρτητα από το είδος του μοντέλου που χρησιμοποιείται. Οι αβεβαιότητες αυτές πηγάζουν από την μελλοντική τιμή των καυσίμων, την διείσδυση των ανανεώσιμων πηγών, τις αλλαγές στο συστήμα και στα επενδυτικά κεφάλαια. Συνεπώς, δεν υπάρχει διάκριση ανάμεσα στα δύο μοντέλα, καθώς και τα δύο μπορούν να οδηγήσουν στις ίδιες επενδυτικές αποφάσεις. Τόσο το FB-plain όσο και το FB-intuitive μοντέλο επιδρούν στην ασφάλεια του συστήματος μέσω της επιρροής που ασκούν, το καθένα με διαφορετικό τρόπο, στο σημείο ισορροπίας της καμπύλης προσφοράς-ζήτησης. Στην περίπτωση του FB-plain η ισορροπία διαταράσσεται λόγω της εξαγωγικής δραστηριότητας που επιβάλλεται να εκτελέσει μια ζώνη υψηλής τιμής. Στην περίπτωση του FB-intuitive,δεν επιτυγχάνεται αποσυμφόρηση μέσω μιας non-intuitive συναλλαγής, με αποτέλεσμα την διατάραξη της ισορροπίας της καμπύλης προσφοράς-ζήτησης μιας τρίτης χώρας που διατίθεται να εισάγει ενέργεια αλλά δεν μπορεί να την πραγματοποιήσει. 5.4 Συμπεράσματα Από όσα προηγήθηκαν, γίνεται αντιληπτή η διαφορετική προσέγγιση των δύο αλγοριθμικών μεθόδων στην επίλυση του προβλήματος της σύζευξης των αγορών. Ο FBplain MC αλγόριθμος επιτρέπει ροές ισχύος από ζώνες φθηνότερης τιμής ενέργειας σε ζώνες υψηλότερης τιμής στοχεύοντας στην μεγιστοποίηση της συνολικής ευημερίας της αγοράς σε προ-ημερήσιο προγραμματισμό. Ο συγκεκριμένος αλγόριθμος μπορεί να καταλήξει σε βέλτιστη λύση μετά από αρκετές προσπάθειες επίλυσης του προβλήματος, ενώ παράλληλα μπορεί να υπολογίσει ένα ανώτατο όριο του σφάλματος που θα παρουσιάσει η λύση, σε περίπτωση που ο υπολογισμός τερματιστεί πριν την εύρεση της. Από την άλλη μεριά, ο FB-intuitive MC αλγόριθμος εμπεριέχει ένα intuitive patch, το οποίο εφαρμόζεται με σκοπό τον αποκλεισμό non-intuitive καταστάσεων. Αναζητείται, λοιπόν, λύση του προβλήματος της σύζευξης της αγοράς χωρίς να επιτρέπεται η ύπαρξη οικονομικά ασύμφορων ροών ισχύος, όπως θα εθεωρείτο μια non-intuitive κατάσταση μελετώντας την σε τοπικό επίπεδο. Ο αλγόριθμος αυτός, λόγω της ιδιότητας του να περιορίζει το πεδίο των λύσεων, ενδέχεται να μην καταλήξει σε βέλτιστη λύση ακόμα και μετά από άπειρες θεωρητικά επαναλήψεις. Συνοψίζοντας, από την μελέτη που προηγήθηκε προκύπτει ότι το FB-plain μοντέλο παρουσιάζεται να πλεονεκτεί έναντι του FB-intuitive μοντέλου ως προς το συνολικό DAMW. Παρ όλα αυτά, δεν προέκυψαν αξιοσημείωτες διαφορές από την σύγκριση ως προς την 98

100 ευστάθεια και την ρευστότητα του συστήματος και ως προς τις τιμές της ενέργειας. Συνεπώς, τα δύο υπολογιστικά μοντέλα μπορούν να θεωρηθούν ισοδύναμα ως προς την αποτελεσματικότητα τους στην σύζευξη της αγοράς με αντικειμενικό στόχο την προαγωγή της κοινωνικής ευημερίας και την εξασφάλιση σταθερότητας της αγοράς και ασφάλειας του διασυνδεδεμένου συστήματος. 99

101 6. Αποτελέσματα της Διπλωματικής εργασίας Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτέλεσε η παρουσίαση και η μελέτη των δύο μοντέλων, ATC και Flow-Based, τα οποία χρησιμοποιούνται για την διαχείριση των γραμμών μεταφοράς και της διαθέσιμης μεταφερόμενης ισχύος στην προσπάθεια σύζευξης των αγορών. Η μέθοδος της Διαθέσιμης Μεταφορικής Ικανότητας-ATC αποτελεί ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο μοντέλο σε όλες τις αγορές της Ευρώπης τόσο στον ενδοημερήσιο προγραμματισμό των αγορών- Intraday Market Coupling όσο και στον προ-ημερήσιο προγραμματισμό-day Ahead Market Coupling. Η εφαρμογή της ATC μεθόδου βρίσκει τόσο μεγάλη απήχηση εξαιτίας της μακροχρόνιας χρήσης της και της ευκολίας στην πρόβλεψη τιμών. Αντίθετα, η μέθοδος της Ροής Φορτίου-Flow Based αποτελεί μια καινοτόμο ιδέα στην ενοποίηση της Ευρωπαϊκής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Η κύρια διαφορά της σε σχέση με την ATC μέθοδο έγκειται στο γεγονός ότι διαχειρίζεται ενιαία την αγορά, λαμβάνοντας υπόψη το σύνολο των ροών ενέργειας τόσο μεταξύ των διασυνδεδεμένων χωρών όσο και στο εσωτερικό κάθε ζώνης-χώρας. Στόχος αυτής της ιδιότητας αποτελεί η επίτευξη ευνοϊκότερων αποτελεσμάτων για τους συμμετέχοντες στην αγορά της ηλεκτρικής ενέργειας δηλαδή η προαγωγή και η αύξηση της κοινωνικής ευημερίας μέσω ασφαλών ροών ισχύος. Όπως, ήδη έχει μελετηθεί, το μοντέλο τoυ Φορτίου Ροής-FB διαχωρίζεται σε δύο επιμέρους μοντέλα, το Flow-Based plain και το Flow-Based intuitive μοντέλο. Τα δύο μοντέλα παρά το γεγονός ότι εκπροσωπούν διαφορετικές φιλοσοφίες, δεν καταλήγουν σε αξιοσημείωτες διαφορές μεταξύ τους τόσο ως προς τον καταμερισμό της ευημερία της αγοράς όσο και ως προς άλλους κρίσιμους για την ζωτικότητα της αγοράς τομείς. Η πρώτη προσπάθεια για την εφαρμογή του Flow-Based μοντέλου σε μια ευρωπαϊκή αγορά πραγματοποιήθηκε από την CWE. Ο υπολογισμός της διαθέσιμης ισχύος μέσω του FB μοντέλου ξεκίνησε στις 20 Μαΐου του 2015, αφού είχε προηγηθεί ένας χρόνος περίπου παράλληλου «τρεξίματος»-parallel run του αλγορίθμου, για την μελέτη και την εξακρίβωση των αποτελεσμάτων τόσο με την χρήση του plain όσο και του intuitive μοντέλου. Ωστόσο στην εφαρμογή του FB αλγορίθμου, προτιμήθηκε η χρήση του FB-intuitive μοντέλου σύμφωνα με οδηγίες των Εθνικών Ρυθμιστικών αρχών, National Regulatory Authority-NRA. Η εφαρμογή του FB μοντέλου στόχευε στην επίτευξη βελτιώσεων σε διάφορους τομείς της αγοράς. Οι ποσοτικές,αυτές, βελτιώσεις παρουσιάζονται στα γραφήματα που ακολουθούν. Αύξηση των εμπορικών συναλλαγών Η χρήση του FB μοντέλου στόχευε σε αύξηση της ισχύος που είναι διαθέσιμη στην αγορά. Δοθέντων των ορίων ασφαλείας των προμηθειών, το FB μοντέλο ενσωματώνει τα όρια αυτά στον αλγόριθμο ως τους περιορισμούς που καθορίζουν το πεδίο λύσης του. Αυτό σημαίνει, ότι η τελική ισχύς που αναμένεται να μοιραστεί μεταξύ των συνόρων δεν είναι επιλογή του εκάστοτε διαχειριστή του συστήματος μεταφοράς-tso, όπως γίνεται στον καθορισμό των NTC/ATC περιορισμών, αλλά προκύπτει από την ίδια την αγορά ενέργειας 100

102 από την κατανομή της σύζευξης της αγοράς. Η διαφορά αυτή, απεικονίζεται στο παρακάτω σχεδιάγραμμα. Εικόνα 46: Όρια λύσης με FBMC και με ATCMC Αξίζει να σημειωθεί ότι τα αποτελέσματα της ένταξης του FB μοντέλου στον DA προγραμματισμό επιβεβαιώνονται, όπως αναμενόταν και από τα αποτελέσματα του parallel run. Πιο συγκεκριμένα, το εμπόριο μεταξύ των πιο κερδοφόρων διασυνδέσεων, δηλαδή μεταξύ της Γαλλίας και του Βελγίου και μεταξύ της Δανίας της Ολλανδίας, αυξήθηκε σε σχέση με την χρήση του ATC μοντέλου. Εικόνα 47: Καθαρή θέση της αγοράς για όλες τις χώρες τόσο σε parallel run όσο και σε επίπεδο εφαρμογής 101

103 Αύξηση της σύγκλισης των τιμών Η χρήση του FB-intuitive μοντέλου επέφερε αύξηση στην σύγκλιση των τιμών, όπως απεικονίζεται στο παρακάτω διάγραμμα, σε σχέση με το ATC μοντέλο. Πιο αναλυτικά, ενώ στο ATC μοντέλο η ποσοστιαία σύγκλιση των τιμών ανερχόταν περίπου στο 6-7%, η χρήση του FB μοντέλου ανύψωσε τα ποσοστά στο επίπεδο του 32% περίπου ακολουθώντας τις προβλέψεις του parallel run. Εικόνα 48: Ποσοστιαία απεικόνιση της πλήρης σύγκλισης των τιμών Στην παρακάτω εικόνα, παρουσιάζεται ένα πιο αναλυτικό διάγραμμα των τιμών του φορτίου βάσης ανά περιοχή της CWE. Από το διάγραμμα είναι εμφανής η σύγκλιση των τιμών με πολύ μικρές διακυμάνσεις, τόσο κατά την περίοδο του parallel run όσο και κατά την χρήση του FB μοντέλου στις περιοχές της CWE. Εικόνα 49: Τιμές του φορτίου βάσης ανά περιοχή της CWE 102

104 Μείωση του επιτοκιακού περιθωρίου (spread) Μία ακόμη επίτευξη του Flow-Based MC αποτελεί η σημαντική μείωση του επιτοκιακού περιθωρίου (spread) των τιμών. Όπως απεικονίζεται στο παρακάτω γράφημα το επιτοκιακό περιθώριο είναι μηδενικό με ποσοστό 33% στον FB προγραμματισμό, ενώ τα αντίστοιχα αποτελέσματα για το ATC κυμαίνονταν στο πολύ μικρότερο ποσοστό του 4%. Τα επιτοκιακά περιθώρια παραμένουν χαμηλά, δηλαδή μικρότερα του 5%, σε ποσοστό περίπου 50% για το FB μοντέλο. Εικόνα 50: Γραφική απεικόνιση της διακύμανσης των επιτοκιακών περιθωρίων. Στο παρακάτω ιστόγραμμα παρουσιάζεται το μέσο επιτοκιακό περιθώριο της αγοράς στις διασυνοριακές συνδέσεις. Από το ιστόγραμμα, επιβεβαιώνεται η μείωση του επιτοκιακού περιθωρίου και στις διασυνδεδεμένες αγορές. Εικόνα 51: Μέσο διασυνοριακό επιτοκιακό περιθώριο 103