Summary :

“EKONOMI ENERGI”

Dosen : Prof. DR. Ir. H. Ansar Suyuti, MT

Disusun Oleh :

MUHAMMAD HIDAYAT

P2700215008

PROGRAM STUDI TEKNIK ENERGI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2015

~ 2 ~

PERSAINGAN DINAMIS OLIGOPOLISTIK DI JARINGAN TRANSMISI

LISTRIK DAN PENGARUH GANGGUAN PADA INFRASTRUKTUR

A. PENDAHULUAN

Bab ini mengedepankan permainan dinamis teori Model persaingan

oligopolistik yang terdistribusikan spasial pada pasar tenaga listrik yang

memiliki perencanaan 24 jam secara horisontal. Tujuan dari model ini adalah

untuk memungkinkan pengujian cepat efek dari perubahan pada jaringan

tenaga listrik yang mendasarinya. Oleh karena itu, game ini dirumuskan

sebagai solusi nonlinier yang dapat diselesaikan secara efisien menggunakan

linierisasi sekuensial dan tipe Lemke 's algoritma untuk setiap masalah linear

yang dihasilkan. Berdasarkan jaringan tenaga listrik yang diwakili oleh linier

DC pendekatannya dapat diterima secara luas, memungkinkan substitusi

faktor distribusi transmisi listrik untuk keseimbangan energi dan tegangan

hukum Kirchhoff. Model ini diuji pada 15 - representasi simpul dari pasar

listrik Eropa Barat Laut yang terdiri oleh Belgia, Perancis, Jerman dan

Belanda. Efek dari berbagai gangguan infrastruktur, berupa perubahan

kapasitas jaringan, dapat disimulasikan.

Bab ini mengusulkan sebuah model persaingan oligopolistik dinamis

dalam jaringan tenaga listrik yang mengacu pada beberapa literatur terbaru

kesetimbangan di pasar tenaga listrik. Model ini menggambarkan pasar tenaga

listrik yang terdiri dari perusahaan pembangkit tenaga listrik bersaing pada

jaringan sistem tenaga yang mendasarinya, Kapasitas yang dijatah oleh

operator sistem independen (ISO) menggunakan harga kongestion. Perusahaan

pembangkitan bersaing ingin mengalokasikan daya yang dihasilkan di

beberapa lokasi untuk pasar yang berbeda, serta memaksimalkan keuntungan

mereka. Standar ISO adalah untuk mengefisienkan pasar tenaga dengan

menetapkan mendorong biaya untuk transmisi daya antar lokasi pada

jaringan.

~ 3 ~

Setiap individu pasar masalah pesertanya dirumuskan sebagai program

matematika waktu diskrit, yang penjualan dengan pesaing dan harga layanan

transmisi diambil sebagai exogen. Koleksi ini ditambah waktu diskrit

matematika program yang menggambarkan secara dinamis permainan

Cournot-Nash yang menarik. Dalam permainan ini diwakili oleh masalah

nonlinear yang kompleksitas (NCP) melalui analisis kondisi yang diperlukan

untuk optimalitas dari masalah optimasi setiap peusahaan secara

kontinyu. Mewakili masalah sebagai NCP memungkinkan kita untuk dapat

membuat penggunaan langsung dari solusi komersial yang kuat untuk

komputasi yang efisien, pada gilirannya membuat kita nyaman untuk

menganalisa dampak yang ditimbulkan dari peristiwa besar yang mengganggu

dalam sistem tenaga listrik

Dalam bab ini, kita dapat berpikir besar (atau ekstrim) terhadap peristiwa

sebagai kejadian-kejadian dengan penyimpangan sangat besar dari kondisi

yang diharapkan atau khas. Peristiwa ini biasanya memiliki efek negatif pada

kinerja sistem dan mungkin timbul karena kesalahan agen atau kegagalan

sistem. Merancang dan merencanakan untuk masalah ekstrim bukanlah

persoalan sepele.

Diluar perdagangan antara biaya merancang dan perencanaan untuk

masalah ekstrim dan biaya pengelolaan masalah jika terjadi harus jelas. Telah

disaksikan peristiwa ekstrim dalam beberapa tahun terakhir. Beberapa contoh

termasuk pemadaman listrik 2003 di timur laut Amerika Serikat dan tenggara

Kanada, dan Badai Katrina pada tahun 2005 yang sangat mempengaruhi

beberapa negara di Amerika Serikat bagian selatan. Masalah ekstrim

sebelumnya yang menarik adalah 1.977 pemadaman di New York City yang

merupakan hasil dari sambaran petir yang menyerang baris dalam koridor

transmisi kritis. Ini membawa kita ke titik lain masalah ekstrim lokal mungkin

memiliki dampak global dalam pengaturan jaringan.

Model yang diusulkan dalam makalah ini dapat digunakan untuk

memahami bagaimana gangguan lokal dalam sistem tenaga listrik dapat

mempengaruhi kekuatan arus di seluruh jaringan dari waktu ke waktu,

~ 4 ~

mengingat perilaku oligopolistik menjadi pertimbangan perusahaan

pembangkitan. Model yang diajukan dalam makalah ini adalah

deterministik. Namun, jenis simulasi Metode eksperimen diusulkan untuk

menghasilkan gangguan pada parameter untuk menguji efek dari kejadian

ekstrem. Model ini juga dapat digunakan langsung untuk menguji skenario

yang berbeda termasuk kegagalan jalur transmisi dan fasilitas pembangkit

listrik. Atau, pemadaman acak dapat dihasilkan dengan menggunakan simulasi

Monte Carlo. Karena modelnya yang dinamis secara alami, memungkinkan

untuk melihat bagaimana sistem bereaksi terhadap kegagalan serta bagaimana

kesetimbangan terjadi ketika komponen gagal bekerja. Ini juga menarik

karena memungkinkan modeler untuk langsung memodelkan skenario apapun

yang ingin mereka tentukan.

Salah satu bidang aplikasi yang saling melengkapi dan mendetail pada

ketidaksetaraan - berbasis model ekonomi adalah pasar listrik, itu lebih karena

industri ekonomi penting ini menjalani transisi dari aturan ketat dengan subjek

persaingan yang ketat pula. Daxhelet dan Smeers (2001), (2002), dan Hobbs

dan Helman (2004) meringkas literatur relatif baru. Tidak seperti sistem

rekayasa lain, informasi teknologi dan biaya tersedia luas untuk kekuatan

industri yang memfasilitasi pemodelan - dalam sebagian besar kasus operator

sistem independen (ISO) mempublikasikan profil beban harian, harga pasar

dan informasi lainnya setiap hari melalui situs web mereka. Database

komersial juga tersedia yang menggambarkan karakteristik pembangkit di

pasar. Pada saat yang sama, karakter yang unik dari transmisi listrik, seperti

hukum Kirchhoff dan hukum tegangan, sekarang menjadi tantangan yang

menarik untuk pemodel dan insinyur sistem.

Makalah ini memanfaatkan informasi yamg tersedia untuk permintaan

dan penawaran umum untuk contoh numerik berdasarkan sistem tenaga yang

sebenarnya di Eropa barat laut yang dibentuk oleh Belgia, Perancis, Jerman

dan Belanda. Sistem ini diperkirakan mencakup 15 jaringan simpul dan 12

perusahaan pembangkit (Neuhoff et al.,2005). Dari 12 perusahaan yang

menghasilkan, delapan perusahaan yang berbeda, sementara empat sisanya

~ 5 ~

mewakili konglomerasi dari perusahaan kecil di setiap negara. Dari 15 node,

tujuh memiliki permintaan dan generasi, dan sisanya merupakan poin impor

untuk dua negara yang lebih besar (Perancis, Jerman). Data tersedia untuk

jaringan ini meliputi faktor distribusi transmisi listrik (PTDFs) untuk setiap

jaringan transmisi dan simpul jaringan, kapasitas saluran transmisi dan biaya

pembangkitan. Sepengetahuan kami, ini adalah model keseimbangan dinamis

tenaga listrik pertama yang menggunakan set data.

Sisa pada bagian ini diatur sebagai berikut. Bagian berikutnya (5.2)

memberikan ikhtisar dari model pendekatan, sementara Bagian 5.3

menyajikan notasi dan masalah optimasi untuk setiap peserta pasar

(pembangkitan dan operator sistem transmisi). Bagian 5.4 menyajikan model

keseimbangan yang dihasilkan, terdiri dari pertama kondisi yang diperlukan

agar optimasi peserta masalah dikombinasikan dengan pembukaan kondisi

pasar. Model ekuilibrium / kesetimbangan adalah masalah nonlinier dinamis

yang komplet, dan menyumbang aliran transmisi dan linearitas separuh

kebijakan fungsi biaya pembangkitan. Contoh numerik yang disajikan dalam

Bagian 5.5. Sebuah Daftar istilah ekonomi listrik disediakan sebagai lampiran

yang mendefinisikan terminologi khusus dari ekonomi yang digunakan dalam

paper ini.

B. IKHTISAR PENDEKATAN PEMODELAN

Sementara banyak model kesetimbangan pasar tenaga listrik yang ada

mengambil pendekatan statis, kita menganggap model dinamis yang

memungkinkan pemodelan kendala dan biaya yang berubah dengan waktu. Ini

merupakan perbedaan penting karena tuntutan diwujudkan dengan daya

generator berubah sesuai dengan waktu hari atau musim tahun. Yang menarik

juga adalah bahwa sistem tenaga listrik terdiri dari peralatan yang tidak dapat

instan-simultan bereaksi terhadap perubahan pasar dari waktu ke

waktu. Secara khusus, sebagian besar pembangkit unit terbatas dalam tingkat

di mana mereka dapat mengubah output mereka.

~ 6 ~

Model yang disajikan dalam makalah ini menganggap batas tersebut pada

tingkat ramping dari generator - yaitu, tingkat di mana generator dapat

mengubah output antara dua periode berturut-turut. Untuk model ini, kita

asumsikan representasi aliran beban linier DC dari jaringan listrik. Asumsi

dan derivasi dari model linier umum diletakkan di Schweppe

dkk. (1988). Representasi ini memungkinkan untuk penggunaan PTDF’s

untuk model aliran fisik daya pada jaringan, yang menganggap bahwa aliran

listrik pada saluran transmisi sebanding dengan suntikan.

Seperti disebutkan sebelumnya, masalah extremal (optimasi) setiap

perusahaan adalah direpresentasikan sebagai waktu program matematika

diskrit dengan kendala linear. Setiap masalah extremal perusahaan tergantung

pada tindakan pesaing dan hasil mereka dalam satu set ditambah waktu diskrit

program matematika yang mendefinisikan permainan. Kondisi itu yang

diperlukan untuk menset masalah ini lalu dianalisis dan digunakan untuk

kemudian dirumuskan melengkapi masalah nonlinier (NCP.). NCP dapat

diselesaikan langsung menggunakan pemecah komersial alternatif, skema

linierisasi berurutan dapat digunakan di mana jenis algoritma Lemke 's

digunakan untuk memecahkan setiap subproblem komplemen linier yang

dihasilkan.

Untuk memperhitungkan efek peristiwa yang mengganggu, kita

membayangkan menggunakan simulasi model listrik dinamis yang dijelaskan

dalam makalah ini. Model yang dijelaskan di sini dapat dibayangkan sebagai

model masa depan yang dijalankan dengan menghasilkan perusahaan untuk

tujuan perencanaan dan penawaran. Perusahaan-perusahaan pembangkit dapat

memecahkan model ini berdasarkan persepsi mereka tentang jaringan dan

tuntutan. Solusi yang dihasilkan akan mendikte komitmen mereka kepada ISO

untuk memberikan energi dan untuk apa harga berikutnya dikemudian

hari. Namun, karena rencana tersebut dilaksanakan di kemudian hari, ISO

mampu segera merealisasikan variasi dalam sistem yang disebabkan oleh

berbagai kasus yang tak terduga, dan akan menyesuaikan biaya yang

kemudian dikenakan kepada perusahaan pembangkit listrik untuk sistem

~ 7 ~

jaringan transmisi. Oleh karena itu, perusahaan pembangkit akan mengalami

keuntungan yang berbeda dari model yang diperkirakan kemudian hari, dan

secara umum pembangkit mereka akan menyesuaikan dan keputusan

penjualan.

Pendekatan simulasi dengan demikian bisa digunakan untuk berulang

kali menjalankan model dan bandingkan keuntungan di masa depan yang

diprediksi dengan keuntungan direalisasikan. Setiap simulasi yang dijalankan

akan bervariasi parameternya dari sistem menurut beberapa distribusi.

C. KESIMPULAN DAN KERJA MASA DEPAN

Kami telah mengusulkan permainan Model teoritis dinamis persaingan

oligopolistik dipengaturan jaringan listrik. Model ini diformulasikan untuk

meminjamkan dirinya untuk efisien perhitungan dalam rangka memfasilitasi

penelitian kejadian ekstrem seperti di sistem tenaga listrik. Kami memberikan

garis besar rute simulasi kemungkinan yang mungkin realistis dilakukan untuk

pengujian kejadian ekstrem. Kami juga telah menunjukkan bagaimana

gangguan lokal dalam sistem dapat memiliki implikasi untuk operasi dan

konsumsi seluruh sistem seperti yang disaksikan dalam contoh numerik.

D. LAMPIRAN:

Daftar istilah relevan dari ekonomi listrik sebagai berikut :

Bilateral perjanjian penjualan listrik : kontrak antara penjual dan pembeli

tenaga untuk pengiriman dari jumlah tertentu kekuasaan pada waktu

tertentu untuk durasi tertentu pada harga tertentu. "Fisik" kontrak mungkin

memerlukan penyediaan dari tertentu generator; Namun, di sebagian besar

ISO - pasar berdasarkan, kontrak tersebut keuangan, dalam arti bahwa

penyedia listrik dapat menggantikan bukannya pembelian dari tempat itu

pasar untuk pengiriman fisik dari fasilitas mereka sendiri. Hal ini dapat

dilakukan dengan hanya membayar pembeli kontrak harga spot untuk daya

pada waktu dan tempat.

~ 8 ~

Pinggiran kompetitif : Ini adalah satu set produsen listrik kecil yang baik

percaya atau bahkan tidak dapat secara signifikan mempengaruhi harga

tenaga oleh tindakan sepihak mereka. Akibatnya, mereka adalah "price

taker," dan output optimal mereka adalah bahwa yang setara biaya

marjinal mereka dengan harga lokal.

Masalah saling melengkapi: Biarkan x menjadi vektor kolom panjang n,

dan f (x) menjadi fungsi vector- terhormat dimensi yang sama. Kemudian

masalah saling melengkapi didefinisikan sebagai berikut:

menemukan x sedemikian sehingga: x ≥ 0, f (x) ≤ 0, dan x T f (x) = 0.

Surplus kemacetan: Di bawah ISO - jenis sistem di mana kekuasaan dari

menggunakan lokasional harga marjinal, ini adalah perbedaan antara

jumlah uang yang dibayarkan dengan ISO oleh konsumen untuk daya

(kuantitas yang dikonsumsi kali harga lokal mereka) dan jumlah uang ISO

membayar kepada produsen (kuantitas yang dihasilkan kali lokal mereka

harga). Ini adalah non-negatif, dan dapat ketat positif jika satu atau lebih

transmisi kendala mengikat. Hal ini juga disebut "Surplus

merchandizing. " Pada kenyataannya, ISO seharusnya organisasi nirlaba,

sehingga setiap kelebihan kemacetan adalah baik dikembalikan ke

pengguna jaringan (dengan menurunkan biaya akses jaringan) atau dengan

pemberian keuangan hak transmisi.

Surplus konsumen : ini adalah perbedaan antara nilai total kepada

konsumen (lihat definisi di bawah) dan apa yang mereka bayar

listrik. Jadi, ini adalah ukuran dari keuntungan bersih dari konsumsi daya.

Membersihkan pasar : Jika kuantitas yang diminta di pasar pada harga

yang diberikan sama dengan kuantitas yang produsen bersedia untuk

memberikan pada harga yang sama, maka pasar dibersihkan. Dalam

konteks layanan transmisi, ini berarti bahwa permintaan untuk trans jasa

misi (aliran melalui saluran tertentu atau bagian lain dari peralatan) tidak

melebihi pasokan (kapasitas peralatan), dan harga yang ditetapkan aliran

yang dapat menjadi positif hanya jika aliran sama kendala.

~ 9 ~

Cournot - Nash Permainan : Sebuah permainan Nash adalah permainan di

mana setiap pemain memilihstrategi tunduk pada asumsi bahwa tidak ada

pemain lain akan mengubah strategi mereka. Dalam Cournot - permainan

Nash, "strategi" diasumsikan kuantitas yang dihasilkan atau dijual.

Sebagai contoh, sebuah Cournot - permainan Nash antara menghasilkan

perusahaan akan berarti bahwa setiap generator percaya bahwa generator

lainnya tidak akan mengubah output mereka dalam menanggapi untuk

perubahan output.

Masalah Extremal: Juga disebut "masalah optimasi" atau "matematika

program. "Ini adalah masalah matematika di mana nilai-nilai variabel

keputusan yang diperoleh yang secara bersamaan memenuhi seperangkat

dinyatakan kendala dan memaksimalkan (atau meminimalkan, tergantung

pada pernyataan masalah) fungsi tujuan tertentu. Dalam kondisi

matematika tertentu, itu adalah baik perlu dan cukup untuk nilai-nilai

variabel keputusan untuk memuaskan sehingga - disebut Karush - Kuhn -

Tucker-kondisi tions, yang mendefinisikan masalah saling melengkapi.

Game Model teoritis: Model di mana hasilnya ditentukan oleh interaksi

pemain dari permainan, dan pemain menyadari tindakan masing-masing

ketika membuat keputusan. Dalam permainan pasar, hasil yang harga,

jumlah membeli dan dijual, dan keuntungan untuk masing-masing

pemain. Sebuah Cournot - permainan Nash adalah contoh permainan

seperti itu.

Hubungan simpul: Ini adalah satu lokasi dalam jaringan (biasanya bus

tunggal) yang semua transaksi diasumsikan melewati untuk tujuan

transmisi harga jasa. Misalnya, jika 100 MW dijual dari generator di lokasi

A ke konsumen di lokasi B, untuk tujuan penetapan harga, itu dipecah

menjadi dua transaksi: a 100 Transfer MW dari A ke hub, dan transfer 100

MW berikutnya dari hub ke B. Dalam sistem harga marjinal lokasional, di

mana harga transmisi ("biaya mendorong") dari A ke B didefinisikan

sebagai sama dengan harga di B dikurangi harga di A, pilihan hub node

~ 10 ~

sewenang-wenang dan tidak mempengaruhi wheel- bersih biaya dari B ke

A.

Inverse Fungsi Permintaan: Fungsi ini berhubungan kesediaan marjinal

membayar dari konsumen (harga) untuk kuantitas yang diminta.

Masalah melengkapi Linear: Ini adalah masalah yang saling melengkapi

semua komponen f (x) yang linear.

Program Linear: Sebuah program matematika di mana semua kendala dan

fungsi tujuan adalah fungsi linear dari variabel keputusan.

Harga marjinal lokasional: ini adalah biaya marjinal, di 3 / MWh,

menyediakan MW lain pada waktu tertentu dan lokasi. Ini adalah harga

bayangan atau variabel ganda keseimbangan kekuatan di bus dalam model

aliran daya optimal. Dalam ISO - pasar berbasis, ini juga harga yang

dikenakan untuk pembelian spot atau penjualan listrik.

Program Matematika: Lihat "masalah extremal," di atas.

Keseimbangan pasar: ini didefinisikan sebagai satu set harga pasar dan

kuantitas sehingga tidak ada peserta di pasar memiliki insentif untuk

mengubah keputusan mereka; bahwa adalah, tidak dapat meningkatkan

keuntungan mereka dengan memproduksi, mengkonsumsi, atau penawaran

yang berbeda jumlah.

Masalah melengkapi campuran: Biarkan x dan y adalah vektor-vektor

kolom dari panjang n dan m, masing-masing, dan f (x, y) dan h (x, y) akan

vector- dihargai fungsi yang sama dimensi masing-masing. Kemudian

masalah melengkapi campuran didefinisikan sebagai berikut:

menemukan {x, y} sehingga: x ≥ 0, f (x, y) ≤ 0, x T f (x, y) = 0, dan h (x,

y) = 0.

Masalah melengkapi nonlinier: Ini adalah masalah saling melengkapi

dalam yang satu atau lebih komponen dari f (x) adalah nonlinear.

Persaingan oligopolistik: Situasi di mana satu atau lebih pemasok dalam

pasar dapat mempengaruhi secara signifikan harga untuk jangka waktu

yang signifikan oleh unilateral mereka keputusan dan selanjutnya

~ 11 ~

mengakui bahwa mereka mampu melakukannya. Monopoli adalah kasus

khusus di mana hanya ada satu perusahaan tersebut.

Keseimbangan lingkaran Nash terbuka: ini mengacu pada hasil

keseimbangan dinamis dari permainan Nash dimana diasumsikan bahwa

semua pemain memilih strategi mereka untuk seluruh periode

sekaligus. Sebaliknya, dalam tertutup - permainan lingkaran, keputusan

dalam satu periode dibuat dengan benar mengantisipasi bagaimana mereka

akan mempengaruhi keputusan dan hasil di periode berikutnya. Hal ini

umumnya lebih mudah untuk memecahkan dan membuktikan sifat

kesetimbangan untuk terbuka - lingkaran kesetimbangan.

Murni atau kompetisi sempurna: Situasi baik dimana tidak ada pemasok

dalam pasar dapat mempengaruhi harga secara signifikan untuk jangka

waktu yang signifikan oleh keputusan unilateral mereka, atau tidak ada

pemasok mengakui bahwa ia mampu melakukannya.

Kesejahteraan sosial: Jumlah surplus untuk semua pelaku pasar

(generator, Operator sistem transmisi, dan konsumen).

Surplus: manfaat Net untuk peserta pasar individu. Bagi produsen, ini

adalah laba; bagi konsumen, ini adalah surplus konsumen; dan untuk

operator sistem, ini (setidaknya dalam jangka pendek) surplus kemacetan.

Total nilai kepada konsumen: ini adalah manfaat bruto konsumsi, yang

umumnya diperkirakan sebagai integral dari kurva permintaan terbalik.

Variasional Ketimpangan: Ini adalah masalah matematika didefinisikan

sebagai berikut. Biarkan f (x) menjadi fungsi vektor bernilai dari dimensi

yang sama sebagai vektor keputusan variabel x. Misalkan X wilayah layak

untuk x. Kemudian masalah kesetaraan variational adalah: menemukan x *

sehingga: f (x) - f (x *) ≤ 0 untuk semua x ∈ X.

Biaya Wheeling: Harga yang pengguna membayar transmisi grid untuk

mengirimkan listrik dari satu lokasi ke lokasi lain. Dalam sistem harga

marjinal lokasional, ini hanya perbedaan antara harga di dua

lokasi; Namun, pemurah lainnya sistem biaya juga digunakan.