Temperature dependent electricity load modeling and risk management

Abstract

Yaşamın esası, hayatın bütün aşamalarındaki etkinlikleri hem başlatmak hem de sürdürmek için enerji gerektiren harekettir. Elektrik; hidrolik, fosil yakıtlar, nükleer enerji, güneş enerjisi ve rüzgar enerjisi gibi çeşitli doğal kaynaklardan üretilen bir enerji şeklidir. Elektriğin icat edilmesi ilk sanayi devrimini hızlandırmıştır. Yakın zamana kadar elektriğin üretimi ve dağıtımı, diğer kamu hizmetleri gibi, devlet kurumları tarafından yapılıyordu. Ancak elektrik piyasasının serbestleştirilmesi ile bu hizmetler özel şirketlerin eline geçti. Özel şirketlerin amacı karlarını maksimize etmek ve risklerini minimize etmektir. Bu yüzden risk yönetim araçlarının ve uygun modellerin kullanılması gerekir. Bu tezde amacımız bir özel elektrik dağıtım şirketi modellemek. Elektrik dağıtım şirketi elektrik piyasasından ya da ikili anlaşmalar yoluyla elektrik satın alır ve sabit bir fiyata müşterilere satar. Bu şirketlerin iki risk faktörü vardır. Biri bilinmeyen piyasa fiyatından türer. Diğeri ise bilinmeyen talep kaynaklıdır. Elektrik talebinin mevsimsel varyasyonları vardır. Ve de ısı değişimlerinden etkilenir. Sıcaklık türevleri için bir pazar olduğunu varsayılır. Ve elektrik dağıtım şirketleri bu sıcaklık türevlerini hacim riskinden korunmak için kullanabilir. Bu tezin ilk bölümünde elektrik yükü modellenir ve yük simülasyonları oluşturulur. Sonra ikinci kısımda, ortalama-varyans tipi modelleri simülasyonlar kullanılarak türetilir ve farklı korunma stratejilerinin etkileri analiz edilir.

The essence of life is movement which requires energy both to initiate and maintain activities in all aspect of life. Electricity is a form of energy which is generated from various natural sources such as hydraulic, fossil fuels, nuclear power, solar power and wind power. The invention of electricity accelerated the first industrial revolution. Until recently electricity has been produced and distributed by governmental institutions like other utility services. However after the deregulation of electricity market private companies took over these duties. Since the objective of private companies is to maximize profit and minimize their risks, risk management tools and appropriate models are needed to use.In this thesis our aim is to model a private electricity distribution company. The electricity distribution company buys electricity either from the electricity market or through bilateral contracts and sells to customers at a fixed price. These companies have two risk factors, one derives from the unknown market price and the other is unknown demand. The demand of electricity has seasonal variations and also affected by the temperature. It is assumed that there is a market for temperature derivatives and the company can use them to hedge its volume risk. In the first part of this thesis the electricity load is modeled and load simulations are generated. Then in the second part mean-variance type model is derived using the simulations and effects of different hedging strategies are analyzed.