Scheduling pumped hydro-power resources under price and flow uncertainty

Abstract

Hidroelektrik santraller kuruluşlarından bu yana sürekli artan enerji ihtiyacını karşılamak üzere enerji piyasasında aktif bir rol üstlenmişlerdir. Temiz, yenilenebilir, pik taleplerine hızlı yanıt verebilen ve çevreyle uyumlu olan bu santraller fosil yakıtların doğaya verdikleri zararlara karşın daha uyumlu ve uzun süre çalışabilmektedirler. Bu santrallerin pompa depolamalı olanları ise var olan su gücünü tekrar kullanma olanağı sağladığı ve üretici için daha karlı bir yatırım aracı olduğu için tercih edilmektedir. Pompa depolamalı hidroelektrik santraller (Pumped Hydro Storage Systems) biri alt diğeri üst olmak üzere iki rezervuarlı sistemlerdir. Üst rezervuardaki jeneratörlerden bazılarında pompa sistemi bulunmaktadır ve elektrik fiyatının düşük olduğu zamanlarda su aşağıdan yukarıya tekrar pompalanmaktadır.Bu çalışma da pompa depolamalı hidroelektrik santraller için fiyat ve nehirlerin akış miktarının belirsizliği altında maksimum karı ve en verimli çalışmayı sağlayan çözümü bulmak üzere bir model oluşturulmuştur. Hazırlanan model 35 yıllık nehir akış miktarları ve değişken elektrik fiyatlarının (LMP) olduğu 10 farklı senaryo için optimizasyon programı GAMS kullanılarak sonuçlar alınmış, ve sonuçlar yorumlanarak beklenen kar miktarları belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Optimizasyon, Elektrik Fiyatı, Simulasyon, Hidroelektrik, Pompa Depolamalı Hidroelektrik Sistemler

Hydroelectric power plants should be preferred since they are environmentally friendly and they have low level of potential risks. Hydroelectric power plants are local resources that are environmentally compatible, unpolluted, capable of dealing with peak hour requirements, highly efficient, cost-free of fuel, and playing a role as the insurance of energy prices.Pumped Hydro Storage Systems are more efficient plants for the storage of electricity. The working principles of the systems are very simple. At peak times or in other words when price of electricity is high, electricity is generated, and at nights during off peak time, in other words when price of electricity is low, water is pumped to upper reservoir from lower reservoir.We constructed a model to utilize stored water in the most efficient way, to allocate required water for irrigation, to prevent water falling under a specified level and to obtain maximum profit for the investor. For this purpose, we created a formulation by considering all constraints and we obtained optimum schedule since there is a need for efficient performance of the pumped hydro storage systems.Firstly we have created approximately 10 different LMP scenarios taking 2009 as the base year for the LMP. After this stage using the cluster analysis and grouping the 35 years river inflow rates, totally we achieved 10 different groups. We developed ten scenarios of different LMP prices with ten groups in ten years and we ran the model using by GAMS.In this thesis we construct a model for scheduling pumped hydro storage system under uncertainty of electricity price and water inflow rates trying to achieve the maximum revenue.Key Words: Scheduling, Pumped Hydro Storage Systems, Electricity Price, Optimization, LMP