Analysis of collusion and competition in electricity markets using an agent-based approach
Elektrik piyasalarındaki kartelleşme ve rekabetin ajan temelli bir yaklaşımla incelenmesi
- Tez No: 459023
- Danışmanlar: Assoc. Prof. GÜVENÇ ŞAHİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 132
Özet
Serbestleştirilmiş elektrik piyasaları üreticiler arasındaki rekabet sayesinde kullanıcılara daha uygun fiyattan elektrik ulaştırabilmek için oluşturulmuştur. Her ne kadar bu pazar modelinin bu amaca hizmet etmesi beklense de, en eski serbest elektrik piyasaları bile rekabeti tehdit eden unsurlara maruz kalmaktadır. Elektrik pazarını idare etmekle sorumlu olan bağımsız sistem operatörü, kullanıcılara mümkün olan en düşük fiyattan elektrik sağlamayı hedeflerken rekabet eksikliği fiyatların yükselmesine neden olabilir. Pazardaki rekabet seviyesini etkilemesi beklenen ve birarada etkilerini göz önünde bulundurduğumuz üç faktör bağımsız sistem operatörünün stratejik seçimlerinden biri olan pazar-kapatma mekanizması, elektrik üretici firmaların stratejik fiyat verme politikaları ve iletim ağının özellikleri olarak belirlenmiştir. Çalışmamızda bağımsız sistem operatörü ve üreticileri biraraya getiren pazar-kapatma mekanizmasını oyun kuramı yaklaşımıyla ele alarak hem matematiksel modelleme yaklaşımı hem de ajan-temelli bir simülasyon modeli kullanıyoruz. Serbest elektrik pazarlarını inceleyen yazın güc¸ üretici firmaların davranışlarını iletim ağını ve pazar katılımcıları üzerindeki etkilerini göz önünde bulundurmadan incelemişlerdir. Zira, iletim ağının modellere dahil edilmesi oyun-kuramı temelli yaklaşımları içinden çıkılmaz bir hale getirebilir. Her iki modelleme yaklaşımımızda da iletim ağını ve etkilerini göz önüne almakta iken, çalışmamızı gün-öncesi piyasasının incelenmesi ile sınırlandırmayı tercih ediyoruz. Oyun kuramı temelli anlayış üreticilerin kartelleşmeye yönelik davranışlar içine girmelerini neden olacak koşulların anlaşılmasında kullanılıyor. Bu koşullar, bağımsız sistem operat örü ve üreticilerinin birbirleriyle çelişen amaç fonksiyonlarını barındıran iki seviyeli bir optimizasyon problemi ic¸erisine yerles¸tiriliyor. C¸ ok amac¸lı iki seviyeli problemi çözmek için bir algoritma geliştiriyoruz, ve yeterli şartlar oluştuğunda üreticilerin optimal davranışlarının kartelleşmeye yönelik olduğunu gösterebiliyoruz. Güç üretici firmaların stratejik davranıs¸ları ajan temelli bir simülasyon modeli kullanılarak farklı market kapatma mekanizmaları altında inceleniyor. Hem fiyatlandırma kurallarının hem de güç paylasım politikalarının güc¸ üretici firmaların davranışlarını etkileyebildikleri gözlemlenmektedir. Teklif-kadar-öde fiyatlandırma politikasının rasgele paylaşım politikasıyla birlikte kullanılması eş fiyatlandırma politikasının eşit paylaştırma politikasıyla birlikte kullanılmasına göre (fiyatların daha düşük olmasını sağlayarak) kamu yararına olduğu ortaya çıkmıştır. Geniş bir aralıkta kullanılan öğrenme modeli parametrelerinin farklı vakalar üzerinde kurgulandığı kapsamlı bir simülasyon deney sonuçları sunulmaktadır.
Özet (Çeviri)
As a result of liberalization, deregulated electricity markets were formed to provide affordable electricity for consumers through promoting competition. Although the new market is expected to serve this purpose, even the earliest deregulated electricity markets are prone to threats that may disrupt the competition. While the independent system operator, responsible for administering the electricity markets, aims to provide the consumer with the lowest possible electricity price, lack of competition may increase prices. We consider the effect of three major factors hand-in-hand on that may affect the level of competition in the market: the independent system operator's market-clearing mechanism as a strategic choice, strategic bidding behavior of generation companies and the transmission network. We use both a mathematical modeling approach and an agent-based simulation model with a game-theoretic understanding of the market clearance mechanism involving the independent system operator and the power generation companies (as the players). The literature on deregulated electricity markets mostly focus on analyzing the behavior of power generating companies without considering the transmission network and its impact on the players' behavior since including transmission network makes game-theoretic approaches intractable. While we consider the transmission grid in both modeling approaches, we confine the boundary of our analysis to the day-ahead market. The game-theoretic understanding assists in characterizing a set of sufficient conditions for the generators to engage in a collusive behavior. These conditions are embedded into a bi-level optimization problem where the objectives of the independent systems operator are conflicting with those of the generators. We develop an algorithm to solve the multi-objective bi-level problem and we show that the generators' optimal behavior are collusive when sufficient conditions exist. We investigate the strategic behavior of power generation companies under different market-clearing mechanisms by an agent-based simulation model. We observe that both pricing rules and rationing policies can alter the behavior of generation companies. We find that pay-as-bid pricing rule together with random dispatch policy improves social welfare more than uniform pricing with equal dispatch policy. Finally, we investigate the effects of risk attitude and capacity withholding. We present a complete set of results of simulation experiments using various cases for a wide range of learning model parameters.
Benzer Tezler
- Determinants of electricity supplier switching: A research based on small enterprise customers
Elektrik tedarikçisi değiştirmeyi etkileyen faktörler: Küçük ölçekli işletmelerden oluşan müşteriler üzerine bir araştırma
ANIL SAVAŞ KILIÇ
Doktora
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİMET URAY
- Türkiye Gün İçi Piyasası'nın Avrupa ile karşılaştırmalı analizi
Comparative analysis of Turkiye's Intraday Market with Europe
ZEYNEP ÖZMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERMİN ONAYGİL
- Research of supplier selection in transformer production and their effects on performance
Trafo üretiminde tedarikçi seçimi ve performans üzerindeki etkilerinin araştırılması
UTKU BALCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiGalatasaray ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT LEVENT DEMİRCAN
- Türkiye'nin elektrik piyasasındaki rekabet ortamının analizi: Bir rekabet aracı olarak serbest tüketici örneği
Analysis of competitive environment of the Turkish electricity market: Example of eligible consumer as a competitive tool
MUTLU GÜL