Analýza přeshraničního trhu s elektřinou v severní Americe.

Abstract

Trhy s elektřinou prodělaly radikální transformaci v posledních 30 letech. Tato transformace ale nedorazila do všech míst stejným tempem. Ekonomické a ideologické rozdíly v regionu Severní Ameriky vytvořily bariéry, které zabránily plné integraci jednotného elektrického trhu. I když existují blízké ekonomické vazby všech tří zemí, které tvoří tento region, trhy s elektřinou mezi Mexikem a ostatními zeměmi byly z těchto vazeb vynechány. Integrace trhu s elektřinou je charakterizována jako komplexní technický a ekonomický problém. Rostoucí blahobyt vycházející ze zvyšování přeshraničních kapacit je pozastaven díky řadě faktorů, které budou popsány v této práci. Kvůli omezeným informacím a geografickým faktorům bude tato práce zaměřena pouze na regiony hraničící mezi Spojenými státy americkými a Mexikem a regiony v rámci Mexika. V rámci technických aspektů propojování trhů v regionu bude navrhnut přístup Flow-based market coupling, který by měl zabraňovat ucpávání přeshraničních kapacit a nekonzistentnosti mezi ekonomickým tokem a fyzickým tokem energie. V rámci ekonomických aspektů bude navrhnut “multi-agent” model, který by měl řešit nabídkovou stranu rovnice. Typy těchto modelů využívají k elektrickým sítím přístup bottom-up místo klasického top-down přístupu konvenčních metod, které nedokážou správně popsat chování v rámci trhu. Dále, tyto modely jsou snadno škálovatelné a mohou být rozšířeny o další chování nebo typy agentů. Jako nástroj algoritmů posilovaného učení bude vybráno Q-učení, které bude nástrojem pro agenty pro učinění rozhodnutí. Cílem a motivací této práce je prozkoumání ekonomicko-technického chování zvýšených přeshraniční kapacit mezi USA a Mexikem, a modelování chování hráčů na trhu v případě realizace zvýšení kapacit.

Electricity markets have suffered radical transformations in the last 30 years. However, this transmission has not arrived at the same pace to all places. The economical and ideological differences in the North American region have created barriers that stand in the way of electrical integration on the region. While close economic ties exist within the three countries that comprise the region, electricity markets have been left aside regarding Mexico and the rest of the countries. Electricity market integration is characterized for being a complex economical and technical problem that till date has not been addressed fully. The increase in welfare brought by enhancing interconnector capacity, is blocked by a series of factors that will be addressed on this paper. However, due to information limitations and geographical factors, the scope of the paper will be limited to bordering regions of USA with Mexico and the National Interconnected System within Mexico. Regarding the technical aspect of the market coupling on the region, a Flow-based market coupling approach is proposed to deal with the congestion, inherent to electricity markets, and with the differences between the transaction flow and the real flows. Regarding the economical aspect of the electricity market complexity, a multi-agent base model is proposed to solve the generation bidding side of the equation. This type of models offers a bottom-up approach to electricity systems rather than the classical Top-down approaches that lack the ability to properly model the behaviors within the market. furthermore, these types of models are easily scalable and can be expanded to include different type of behaviors and agents. Q-learning will be the chosen reinforcement learning algorithms that will function as the decision-making tool for the agents. The purpose and motivation of this paper is to explore an increased interconnection between these two countries and to model the behaviors that market players may choose if this interconnection is realized.