Estratégias de Ofertas Ótimas Sob Incerteza e Cálculos de Equilíbrios de Nash de Agentes Geradores em Mercados de Curto Prazo de Energia Elétrica: Uma Abordagem por Programação Linear Inteira
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Publicações do PESC
O objetivo desta tese é apresentar uma abordagem de solução por programação linear inteira para o problema não linear e não convexo de estratégia de ofertas ótimas de agentes geradores em mercados competitivos de energia. Um esquema de expansão binária é utilizado para transformar os produtos de variáveis deste problema, que é um problema de programação matemática com restrições de equilíbrio (MPEC), em um problema de programação linear-inteira cuja solução pode ser obtida por métodos do tipo branch and bound. Em seguida, a abordagem é estendida para o caso sob incerteza, onde as ofertas dos concorrentes são representadas por cenários. A segunda parte desta tese estende a abordagem de programação linear inteira para o cálculo de equilíbrios de Nash nestes mesmos mercados, resolvendo um problema de equilíbrio com restrições de equilíbrio. Para todos os casos, a eficiencia da metodologia proposta é ilustrada com exemplos e estudos de caso derivados do Sistema Elétrico Brasileiro.
The thesis presents a mixed integer linear programming (MILP) solution approach for the problem of strategic bidding in short-term electricity markets. We start with the strategic bidding under uncertainty, i.e., where the price maker agent optimizes its bidding strategy and the uncertainty on the bids of its competitors is represented by a set of scenarios. A binary expansion scheme is used to transform the products of variables in the nonlinear, nonconvex Mathematical Program with Equilibrium Constraints (MPEC) bidding problem into a MILP formulation, which can be solved by existing algorithms. Extensions are presented. We then extends the MILP solution approach for the equilibrium problem of Nash equilibrium in strategic bidding, where a game-theory model represents the dynamic behavior of all agents. A binary expansion scheme is again used to transform the non-convex Nash Equilibrium problem into a MILP, which can be solved by existing algorithms. The BE scheme can be applicable to Cournot, Bertrand or joint price/quantity bidding models. Both approaches are illustrated in case studies with configurations derived from the Brazilian system.