Optimization of energy market’s zonal division based on properties of power network

Jednym z aspektów wpływających na jakość funkcjonowania strefowego rynku energii jest konfiguracja stref. Efektywny podział na strefy pozwala na łatwąkontrolę przeciążeń infrastruktury przesyłowej, a to zwiększa niezawodność systemu i pomaga maksymalizować funkcję celu algorytmu kontrolującego wymianęmiędzystrefową (social welfare). W tej pracy proponujemy metodę wyznaczania granic stref na rynku energii, wykorzystującą macierze Power Transfer Distribution Factors (PTDF). Po pierwsze, budujemy modele sieci elektroenergetycznej i rynku energii. Następnie formułujemy funkcję celu, której maksymalizacja doprowadzi do wzrostu efektywności rynku. Problem podziału sieci formułujemy jako zagadnienie grupowania punktów, odpowiadających węzłom sieci, w przestrzeni metrycznej. W celu rozwiązania problemu proponujemy nowy algorytm klasteryzacyjny. Jakość konfiguracji weryfikujemy za pomocą symulacji rynku strefowego opartego o strefy wyznaczone nową metodą oraz algorytmem referencyjnym, również opartym o PTDF. W wyniku porównania miary social welfare dla rynków opartych o dwie metody podziału stwierdzamy istotnie lepsze rezultaty dla nowo zaproponowanej metody.

Zonal configuration is one of the aspects which determine the energy market’s efficiency. A proper configuration allows fluent congestion management, enhances the security of the system and helps maximising social welfare, the objective function of Market Coupling algorithm, which governs the inter zonal power exchange. In this work we postulate the method for zonal delimitation which utilises Power Transfer Distribution Factors matrices (PTDF). First, we form the models of a network and zonal energy market. Then, we find the objective function which enhances the market’s performance. The goal of a network partitioning is rephrased as grouping points in a metric space. In order to solve the problem we describe and implement a new clustering algorithm. The efficiency of zonal configurations is assessed by simulation of zonal markets in both configurations, according to new method and a reference algorithm, also based on PTDF. The new method displays a significantly better performance, as verified by the comparison.