Ανάλυση χειραγώγησης αγορών ηλεκτρικής ενέργειας με ευφυείς πράκτορες

Abstract

The goal of the present doctoral thesis is the study of generators' behavior in a deregulated power market and the analysis of market power exercise phenomena, like capacity withholding and tacit collusion which can emerge in the market. The generator's profit maximization problem is approached through the scope of reinforcement learning theory. The generator's behavior is modeled with Q-learning algorithm, while the policy used is based as the metropolis criterion of simulated annealing. The power market is described in terms of game theory and is modeled as a repeated game. The players' behavior is modeled the reinforcement learning algorithm. Furthermore, a brief description of the process followed during simulations is given, and the model limitations are cited. Finally, two examples are presented: one two-node system with two and eight generators and one five-node systems with five generators.

Η παρούσα διατριβή έχει ως στόχο τη μελέτη της συμπεριφοράς των παραγωγών σε μία απελευθερωμένη αγορά ηλεκτρικής ενέργειας και την ανάλυση φαινομένων χειραγώγησης της αγοράς, όπως η παρακράτηση δυναμικού και η σιωπηρή συμπαιγνία. Το πρόβλημα της μεγιστοποίησης των κερδών του παραγωγού προσεγγίζεται με τη βοήθεια της θεωρίας της ενισχυτικής μάθησης. Η συμπεριφορά του παραγωγού μοντελοποιείται με τον αλγόριθμο Q-learning και η πολιτική που χρησιμοποιείται, βασίζεται στο κριτήριο metropolis της προσομοίωσης ανάκτησης. Η αγορά ηλεκτρικής ενέργειας περιγράφεται με όρους θεωρίας παιγνίων και μοντελοποιείται η συμπεριφορά παικτών με τη βοήθεια του αλγόριθμου ενισχυτικής μάθησης. Επίσης, δίνεται μία συνοπτική περιγραφή της συνολικής διαδικασίας, η οποία ακολουθείται κατά τη διάρκεια των προσομοιώσεων, και παρατίθενται οι περιορισμοί του μοντέλου. Τέλος, παρουσιάζονται δύο παραδείγματα εφαρμογής του. Στο πρώτο παράδειγμα, χρησιμοποιείται ένα σύστημα δύο ζυγών και αναλύονται δύο περιπτώσεις, με δύο και οκτώ παραγωγούς, ενώ στο δεύτερο παράδειγμα αναλύεται ένα σύστημα πέντε ζυγών με πέντε παραγωγούς.