bab 5 etek
DESCRIPTION
semoga bermanfaatTRANSCRIPT
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.