Electricity market modeling using stochastic and robust optimization
Elektrik piyasasının rastsal ve gürbüz optimizasyon kullanılarak modellenmesi
- Tez No: 380984
- Danışmanlar: PROF. DR. GERHARD WİEHELM WEBER, YRD. DOÇ. DR. ÖZLEM TÜRKER BAYRAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Enerji, Matematik, Industrial and Industrial Engineering, Energy, Mathematics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Uygulamalı Matematik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilimsel Hesaplama Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Sürdürülebilir ve yenilenebilir enerji sistemlerine dayanan sürdürülebilir gelişme birçok ülkenin esas politikalarından biri haline gelmektedir. Bu durum politikacıları, elektrik piyasalarını daha rekabetçi bir hale getiren reformlar ve köklü değişiklikler yapmaya zorlamaktadır. Rekabetçi ortam ise dalgalı elektrik arz ve talebine neden olmakta, bu da belirsizlik gibi kritik bir zorluğu beraberinde getirmektedir. Bu tezde, piyasadaki belirsizlikler rastsal portföy optimizasyonu ve gürbüz optimizasyon yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. Olası rastsal elektrik arz ve talep eğrileri oluşturarak elektrik piyasasındaki kârı maksimize eden bir rastsal optimizasyon modeli geliştirilmiştir. Rastsal elektrik talep eğrileri Ornstein-Uhlenbeck ortalama gerileme süreci ve Monte-Carlo benzetimi kullanılarak oluşturulmuştur. Bu modeldeki eksiklikleri gidermek için gürbüz optimizasyon teknikleri kullanılarak ikinci bir model geliştirilmiştir. Bu model hem arz-talep dengesindeki hem de yenilenebilir enerji kaynaklarındaki belirsizlikleri ele almaktadır. Elektrik arz-talep dengesi, yeni hybrid bir yaklaşım olan Dalgacık-Çok değişkenli Uyarlanabilir Regresyon Uzanımları (kısaca W~MARS) kullanılarak incelenmiştir. Bu yöntem, yüksek dalgalanma, yüksek frekans, durağan olmama ve çok mevsimsellik gibi zorlukları göz önünde bulundurarak bir sonraki günün elektrik fiyatlarını tahmin etmektedir. W~MARS, eliptik belirsizliklerin izdüşümünü alarak sürdürülebilirliği ve yenilenebilirliği temin eden, Gürbüz W~MARS (kısaca R~W~MARS) olarak adlandırılan yeni bir gürbüz optimizasyon modeliyle iyileştirilmiştir. Tezde geliştirilen modeler gerçek elektrik piysası verileri kullanılarak test edilmiştir. Tez sonunda modeller ile ilgili tespitler ve gelecek çalışmalar ile ilgili öngörüler sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Sustainable development relying on sustainable and renewable energy systems is becoming one of the major policies of many countries. This forces the policy makers to establish many reforms and revolutions, which evolve electricity markets into a more competitive form. The competitive environment results in surging electricity demand and supply that brings in a critical challenge: uncertainty. In this thesis, the uncertainties with respect to prices and demand in the market are explored by using stochastic portfolio optimization and robust optimization techniques. A stochastic optimization model is developed to maximize the overall expected profit in the electricity market by generating possible stochastic electricity supply and demand curves. Stochastic electricity supply curves of prices are generated by using Ornstein-Uhlenbeck mean-reverting process and running Monte-Carlo simulations. In order to overcome the drawbacks of this model, a second model is developed by using robust optimization techniques. This model handles uncertainties both in supply-demand balance of electricity and in renewable energy resources. The supply-demand balance of electricity is explored by using a novel hybrid approach: Wavelet-Multivariate Adaptive Regression Splines (in short: W~MARS). This method forecasts day-ahead electricity prices by considering the challenges such as high volatility, high frequency, nonstationarity and multiple seasonality. Then, we refine W~MARS by a novel robust optimization model, called Robust W~MARS (in short: R~W~MARS), which ensures sustainability and renewability by projecting ellipsoidal uncertainty. The models developed in the thesis are tested by using real electricity market data. Concluding remarks on the models and an outlook to future studies are presented at the end of the thesis.
Benzer Tezler
- Elektrik piyasalarında stokastik modelleme
Stochastic modeling of electricity markets
YUSUF PARTOVİ MERAN
- Turkish electricity spot prices volatility modelling
Türk elektrik spot fiyatları volatilite modellemesi
AHMET SAKLICA
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Ekonomiİstanbul Bilgi ÜniversitesiFinansal İktisat Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERDA SELİN ÖZTÜRK
- Elektrikli araç şarj yüklerinin raslantısal benzetimi ve alçak gerilim dağıtım şebekesine etkisi
Stochastic modelling of electric vehicle charging load and its impacts on low voltage distribution networks
ÖNDER POLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER GÜL
- Generation expansion planning considering electricity market
Elektrik piyasası düşünülerek üretim genişletme planlaması
EGEMEN UYAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENGİN KARATEPE
- Hydro inflow forecasting and virtual power plant pricing in the Turkish electricity market
Hidroelektrik santraller için akım tahmini ve Türkiye elektrik piyasasında sanal hidroelektrik santral fiyatlaması
SEZER ÇABUK
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFinansal Matematik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE SEVTAP KESTEL
DR. ERKAN KALAYCI