Európai villamosenergia-piacok összekapcsolása Market Coupling aukcióval – K+F prototípus alkalmazás

[i]A cél eléréséhez vezető út fontos mérföldköve a másnapi villamosenergia-piacok összekapcsolása, melyet a Market Coupling (piac-összekapcsolás) módszer valósít meg. Ez egy korszerű implicit aukciós módszer, amelynek során a kereskedett villamos energiával párhuzamosan a megfelelő szállítási jogok (határkapacitások) is kiosztásra kerülnek. Közép-Kelet-Európában 2014 novembere óta a román villamos energia piac csatlakozásával valósult meg immár négy ország viszonylatában az integráció. Az Új Széchenyi Terv keretében az IP Systemsnél megvalósuló kutatási-fejlesztési projekt egyik célja a Market Coupling aukció szimulációjának modellezése és eredményessége tekintetében is versenyképes alkalmazásban történő implementációja volt. [/i] A másnapi villamosenergia-piacok kereskedelme a uniform-price aukció elve szerint működik. Az eladók és a vevők beadott ajánlatai alapján aggregált keresleti-kínálati görbék határozzák meg a piactisztító árat. A piactisztító ár alapján kerülnek az ajánlatok elfogadásra, és e mechanizmus hatására kialakulnak az eladói és a vételi többletek. E többletek együttesét társadalmi jólét (Social Welfare) függvénynek nevezzük. Ha a piacok között export lehetőség is kínálkozik, akkor a keresleti-kínálati görbék eltolódnak, melynek hatására megváltoznak a piactisztító árak. Ennek a jelenségnek piaci oldalról két fontos következménye is van. Az egyes piacok árai konvergálnak egymáshoz, másfelől az összekapcsolás nélkül kialakuló össztársadalmi-jólét növelhető az összekapcsolás által. Persze ebben az esetben a társadalmi jólét nemcsak az eladói-vevői többletekből tevődik össze, hanem az exportokból eredő, szűk keresztmetszeteken jelentkező esetleges telítődések torlódási költségeiből is, melyek a rendszerirányítók bevételét jelentik. A projekt kapcsolódó kutatási fázisában kidolgozott modell és a megvalósított alkalmazás tetszőleges számú piacot és ajánlatot képes kezelni. A megadható ajánlatok a másnapi villamosenergia-tőzsdéken elterjedt ajánlattípusok lehetnek. A prototípus alkalmazás egyaránt alkalmas az egy árral jellemzett lépcsős órás, valamint a két árral jellemzett lineáris órás ajánlat kezelésére. Emellett megadhatók blokk ajánlatok is, melyek több órára vonatkozó, óránként akár eltérő mennyiségű ajánlatok lehetnek. Ezek fill-or-kill tulajdonsága megköveteli, hogy az ilyen ajánlatokat csak teljes mértékben lehessen elfogadni illetve elutasítani. Ez a tulajdonság viszont növeli a probléma matematikai és számítástechnikai bonyolultságát, azonban az alkalmazott modellezési technikák és a felhasznált Gurobi megoldó motor segítségével az elkészült alkalmazás igen jól skálázható a blokk ajánlatok mellett is. Jelenleg Európában az ATC alapú piac-összekapcsolás elterjedt. Ebben a modellben az összekapcsolásban részt vevő szomszédos piacok közötti kereskedelem az ATC kapacitások (Available Transfer Capacity) által van korlátozva. Ez a módszertan kombinatorikusan is jól kezelhető megközelítést jelent a villamosenergia-hálózat fizikai korlátainak betartására. Azonban jóval kisebb mozgásteret enged a megoldásoknak, mint amit a valós fizikai korlátok adnának. Így az esetek túlnyomó többségében csak szuboptimális társadalmi jólét érhető el. Az optimális társadalmi jólét elérésére az áramlás alapú piac-összekapcsolás modellje kínálkozik, amely a tényleges fizikai hálózat rendszerirányítók által definiált kritikus elemeinek kapacitását veszi számításba. Ebben az új modellben kulcsfontosságú az egyes piacok nettó exportjainak az egyes kritikus elemekre eső része, melyeket a rendszerirányítók a PTDF mátrixokkal adják meg (Power Transfer Distribution Factor). A hosszú távú cél az áramlás alapú modell bevezetése, azonban ezt csak több lépésben lehet elérni, így szükség van egy köztes megoldásra, amikor ATC alapú piacokat és áramlás alapú piacokat is képesek vagyunk összekapcsolni. Ezt hivatott megoldani a hibrid Market Coupling modell. A kapcsolódó kutatás-fejlesztési fázis során elkészült prototípus alkalmazás egyik fő ereje abban rejlik, hogy újszerű megközelítéssel, olyan formában lett kialakítva a hibrid modell, hogy az magába foglalja az ATC és az áramlás alapú modellt is, így az alkalmazás képes mindhárom aukciós modellt szimulálni. A hibrid modellben rejlő nehézségek letisztázása során sikerült egy újszerű, kompakt, áttekinthető és flexibilis modellt kialakítani. Ennek következtében nemcsak az egyedi szimulációk skálázhatósága és eredményessége lett megalapozva, hanem egy egységes, jól kezelhető szemlélet és elemzési módszertan kidolgozása is lehetővé vált. Az alkalmazásban közvetlenül a haladó hibrid modell került megvalósításra, de egyszerű input vagy implementációs módosításokkal a durva hibrid modell is használható. Az egyedi szimulációkat lehetővé tevő aukciós algoritmus mellé egy elemzési modul is készült, melyben a maximális elméleti mennyiségek – mint a maximális elméleti egyedi áramlás, a maximális elméleti nettó export és a maximális elméleti nettó import – mellett az elemzők által becsült piaci árak alapján szimulált Market Spread aukció érzékenységvizsgálatára is lehetőség van. Az egységes kialakításnak köszönhetően, mind az egyedi szimuláció modulja, mind a kapcsolódó elemzési modul flexibilis a lehetséges jövőbeli változásokra, jól alkalmazkodó egyedi igényekre és könnyen bővíthető új elemzési metódusokkal. Készítette: IP Systems Informatikai Kft.