Modelo para operação estratégica de sistemas de distribuição em mercados transativos de energia via curva de suprimento residual

Abstract

Os mercados transativos de energia envolvem o mercado atacadista (no nível da transmissão) e os mercados varejistas (no nível da distribuição). Nos mercados transativos, a interação entre os mercados atacadista e varejistas tem sido realizada por meio de abordagens em que o operador do sistema de distribuição (OSD) interage com mercado atacadista de forma ativa ou passiva. Na abordagem de interação passiva, o OSD assume que não tem poder de alterar os preços de equilíbrio do mercado atacadista, enquanto que na abordagem de interação ativa, o OSD assume que possui flexibilidades, em função de seus recursos de energia distribuídos (REDs), que podem alterar os preços de equilíbrio do mercado atacadista. A alteração dos preços no mercado atacadista é feita por meio de lances estratégicos submetidos pelo OSD ao mercado atacadista. Este trabalho propõe um modelo que adota a abordagem estratégica para o OSD, o qual busca calcular os lances estratégicos ao mesmo tempo em que planeja o despacho ativo/reativo do dia seguinte de um sistema de distribuição. A interação entre os mercados atacadista e varejista é feita através da curva de suprimento residual (CSR) aqui proposta, que relaciona possíveis demandas do sistema de distribuição aos preços esperados do mercado atacadista. Também é proposta neste trabalho uma metodologia que avalia os erros nos custos de produção relacionados à interação entre os mercados atacadista e varejista. Os resultados mostram que o modelo baseado na CSR possibilita ao OSD a redução de 12% a 40% nos erros estimados para os custos de produção quando comparados àqueles obtidos por abordagens de interação passiva, e de 3% a 9% quando comparado com abordagens de iteração ativa.

Transactive energy markets involve the wholesale market (at the transmission level) and retail markets (at the distribution level). In transactive markets, the interaction between wholesale and retail markets has been carried out through approaches in which the distribution system operator (DSO) interacts with the wholesale market actively or passively. In the passive interaction approach, the DSO assumes it has no power to change the equilibrium prices of the wholesale market, while in the active interaction approach, the DSO assumes it has flexibilities, based on its distributed energy resources (DERs), that can change the equilibrium prices of the wholesale market. Price changes in the wholesale market are made through strategic bids submitted by the DSO to the wholesale market. This work proposes a model that adopts the strategic approach for the DSO, which seeks to calculate strategic bids while planning the active/reactive dispatch for the next day of a distribution system. The interaction between wholesale and retail markets is achieved through the proposed residual supply curve (RSC), which relates potential distribution system demands to expected wholesale market prices. This work also proposes methodology that assesses errors in production costs related to the interaction between wholesale and retail markets. The results show that the model based on the RSC allows the DSO to reduce estimated production costs by 12% to 40% compared to those obtained by passive interaction approaches, and by 3% to 9% compared to active interaction approaches.