Hydro-thermal power reserve optimization

Abstract

In last decades, energy markets have faced circumstances with increasing volatility related to global political and environmental events and processes. Such volatility affects all entities acting in the power sector. In this thesis, we focus on the power plant operator's point of view. First, the recent context of the European energy sector is discussed. Then power plant scheduling problem and its aspects are introduced backed by a comprehensive literature review. Central goal of this thesis lies in formulation and development of a power scheduling tool providing optimal power production schedule taking into consideration uncertainty in the reliability of operated power units. Deterministic power scheduling model with predefined power reserve is introduced, then we introduce model for optimal power reserve based on minimization of lost opportunity cost versus minimization of schedule violation penalty. By fusing these two models, we propose method to handle uncertain scenarios power producer faces in power plant operation practice. By Monte Carlo scenario simulations, we demonstrate that the method proposes solution exceeding economic performance of deterministic reserve allocation strategies.

V posledních desetiletích čelily energetické trhy okolnostem se zvyšující se volatilitou související s globálními politickými a environmentálními událostmi a procesy. Tato volatilita se dotýká všech subjektů působících v energetickém sektoru. V této práci se zaměřujeme na pohled provozovatele elektrárny. Nejprve je diskutován současný kontext evropského energetického sektoru. Poté je uveden problém plánování elektráren a jeho aspekty podložené obsáhlým přehledem literatury. Ústředním cílem této práce je formulovat a vyvinout nástroj pro plánování výkonu zajišťující optimální harmonogram výroby elektřiny s ohledem na nejistotu spolehlivosti provozovaných energetických bloků. Je představen deterministický model plánování výkonu s předdefinovanou rezervou výkonu, poté je představen model optimální výkonové rezervy založený na minimalizaci nákladů ztracené příležitosti versus minimalizace penalizace za porušení plánu. Sloučením těchto dvou modelů navrhujeme metodu, jak zvládnout nejisté scénáře, se kterými se výrobci elektřiny potýkají v praxi provozu elektrárny.