Nouveau modèle de tarification pour le stockage d'énergie
Une nouvelle approche des prix du stockage d'énergie qui profite à la société.
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Table des matières
- L'Importance du Stockage d'Énergie
- Pratiques Actuelles du Marché
- L'Approche Proposée
- Cadre de Tarification
- Processus en Deux Étapes
- Contributions Clés
- Avantages du Nouveau Cadre de Tarification
- Réduction des Coûts
- Amélioration du Bien-être Social
- Encouragement de l'Intégration des Renouvelables
- Comprendre les Concepts Clés
- Coût d'opportunité
- Maximisation du Bien-être Social
- Considérations sur la Conception du Marché
- Flexibilité et Adaptabilité
- Tarification Équitable
- Résultats des Simulations
- Études de Cas
- Performance Sous Différents Scénarios
- Défis et Limites
- Connaissance des Participants du Marché
- Disponibilité des Données
- Directions Futures
- Amélioration Continue
- Applications Plus Larges
- Conclusion
- Source originale
- Liens de référence
Le stockage d'énergie joue un rôle crucial dans les systèmes électriques modernes. Ça aide à équilibrer l'offre et la demande, surtout avec l'utilisation croissante des sources d'énergie renouvelables comme l'éolien et le solaire. Cet article parle d'une nouvelle approche pour tarifer le stockage d'énergie, en mettant l'accent sur la Maximisation du bien-être social. Le bien-être social fait référence au bénéfice global pour la société, qui inclut des considérations comme les économies pour les consommateurs et l'utilisation efficace des ressources.
L'Importance du Stockage d'Énergie
Les systèmes de stockage d'énergie, comme les batteries, deviennent de plus en plus courants sur les marchés de l'électricité. À mesure que de plus en plus de sources d'énergie renouvelable arrivent, le besoin de stockage d'énergie augmente. Ces systèmes peuvent stocker de l'énergie quand il y en a plein et la libérer quand la demande est forte ou que la production est faible. Cette fonction est essentielle pour maintenir une fourniture d'électricité stable et fiable.
Pratiques Actuelles du Marché
Traditionnellement, les opérateurs de stockage d'énergie font des offres basées sur leurs objectifs de profit. Ils prédisent souvent les prix futurs de l'énergie et fixent leurs offres pour maximiser leurs revenus. Cependant, cette pratique peut désaligner les objectifs avec ce qui est le mieux pour la société dans son ensemble. Beaucoup de petits opérateurs de stockage manquent de ressources ou de connaissances pour prédire efficacement les prix, ce qui crée un terrain de jeu inégal sur le marché.
L'Approche Proposée
Cet article propose une nouvelle méthode pour tarifer le stockage d'énergie qui met l'accent sur le bien-être social plutôt que sur le profit individuel. L'approche vise à trouver un équilibre entre les intérêts des opérateurs de stockage d'énergie et les objectifs plus larges du marché de l'électricité.
Cadre de Tarification
Le cadre proposé utilise un modèle mathématique qui prend en compte les incertitudes des prix futurs de l'énergie et des événements météorologiques affectant la production d'énergie renouvelable. En intégrant ces incertitudes, le modèle vise à créer des prix plus équitables pour le stockage d'énergie qui s'alignent sur les objectifs de bien-être social.
Processus en Deux Étapes
Le cadre de tarification fonctionne en deux étapes. Dans la première étape, il détermine le prix d'opportunité du stockage, qui reflète la valeur de la capacité du système de stockage d'énergie à répondre aux besoins futurs en énergie. La deuxième étape implique le nettoyage réel du marché, où les prix fixés par les opérateurs de stockage sont évalués par rapport aux prix d'opportunité.
Contributions Clés
Le nouveau modèle de tarification offre plusieurs contributions clés :
Conception de Tarification Opportunité avec Contraintes de Chance : Ce composant génère des prix pour le stockage qui prennent en compte les incertitudes dans la demande et l'offre d'énergie. Il s'assure que le marché reste compétitif tout en fournissant un filet de sécurité contre les événements imprévus.
Analyse Théorique des Prix : Le modèle fournit une base mathématique solide qui explique comment les variations dans les niveaux de stockage d'énergie et les incertitudes affectent les prix.
Validation par Simulation : Grâce à des simulations utilisant des données du monde réel, le cadre a montré des résultats prometteurs, démontrant des coûts réduits et une efficacité améliorée sur les marchés de l'énergie.
Avantages du Nouveau Cadre de Tarification
Le mécanisme de tarification proposé a plusieurs avantages, surtout dans la façon dont il gère les ressources énergétiques.
Réduction des Coûts
Un des avantages les plus significatifs est la réduction des coûts pour les opérateurs de systèmes et les consommateurs. En optimisant la façon dont les ressources de stockage sont utilisées, le modèle peut conduire à des paiements d'électricité plus bas pour les consommateurs, rendant l'énergie plus abordable.
Amélioration du Bien-être Social
Le modèle vise à maximiser le bien-être social, ce qui signifie qu'il ne se concentre pas seulement sur les profits mais considère aussi les meilleurs intérêts de la communauté. Cette approche conduit à des décisions plus équilibrées qui profitent à tous les acteurs du marché de l'énergie.
Encouragement de l'Intégration des Renouvelables
À mesure que les sources renouvelables deviennent plus répandues, le cadre de tarification soutient une meilleure intégration de ces sources dans le réseau électrique. En permettant au stockage de gérer les fluctuations de la production d'énergie renouvelable, le modèle aide à stabiliser le réseau, garantissant une fourniture fiable.
Comprendre les Concepts Clés
Pour saisir les détails du nouveau cadre de tarification, il est essentiel de comprendre quelques concepts de base liés au stockage d'énergie et aux marchés de l'électricité.
Coût d'opportunité
Le coût d'opportunité fait référence aux bénéfices manqués lorsqu'on choisit une option plutôt qu'une autre. Dans le contexte du stockage d'énergie, cela reflète la valeur de ne pas utiliser l'énergie stockée à un moment donné, ce qui peut impacter la rentabilité globale des opérateurs de stockage.
Maximisation du Bien-être Social
La maximisation du bien-être social prend en compte comment les décisions affectent le bien-être collectif de la société. Dans les marchés de l'énergie, cela se concentre sur la réduction des coûts, l'amélioration de la fiabilité et l'assurance d'un accès équitable aux ressources pour tous les participants.
Considérations sur la Conception du Marché
Quand on conçoit des marchés de l'électricité, plusieurs facteurs doivent être pris en compte pour garantir leur bon fonctionnement.
Flexibilité et Adaptabilité
Les marchés de l'électricité doivent être assez flexibles pour s'adapter aux conditions changeantes, comme les variations de la demande énergétique, la production d'énergie renouvelable, et les avancées technologiques dans le stockage d'énergie. Cette adaptabilité garantit que le marché peut répondre efficacement aux besoins en temps réel.
Tarification Équitable
Obtenir une tarification équitable sur les marchés de l'énergie est crucial. Le cadre proposé vise à créer des prix qui reflètent à la fois la valeur de l'énergie fournie et les coûts engagés pour fournir cette énergie. Cette approche de tarification équitable aide à prévenir la manipulation du marché et encourage une compétition saine.
Résultats des Simulations
Pour montrer l'efficacité du cadre de tarification proposé, des simulations ont été réalisées en utilisant un système de test représentatif de nombreux marchés de l'électricité.
Études de Cas
Plusieurs études de cas ont montré que le nouveau modèle de tarification a considérablement réduit les coûts globaux du système et les paiements d'électricité. Par exemple, dans les simulations, les paiements d'électricité moyens ont chuté de plus de 17 %, mettant en évidence les économies potentielles réalisables.
Performance Sous Différents Scénarios
Le modèle a également été testé sous différents scénarios pour évaluer sa performance dans diverses conditions. Les résultats ont indiqué qu'à mesure que la capacité d'énergie renouvelable augmentait, le modèle réussissait à maintenir les économies de coûts tout en fournissant une fourniture d'énergie fiable.
Défis et Limites
Bien que le cadre de tarification proposé apporte de nombreux avantages, certains défis et limites subsistent.
Connaissance des Participants du Marché
Il est nécessaire que les participants du marché aient une meilleure compréhension du nouveau modèle de tarification. S'assurer que tous les opérateurs, surtout les plus petits, soient au courant et capables de mettre en œuvre la nouvelle approche est vital pour son succès.
Disponibilité des Données
L'exactitude du modèle de tarification dépend fortement de données de haute qualité. L'accès à des prévisions précises de la demande et de l'offre d'énergie est essentiel pour prendre des décisions éclairées. Dans les zones où les données sont rares, la mise en œuvre du modèle peut être plus difficile.
Directions Futures
À mesure que le paysage énergétique continue d'évoluer, des recherches et développements supplémentaires sont nécessaires pour améliorer le cadre de tarification proposé.
Amélioration Continue
Une amélioration continue du modèle sera nécessaire pour aborder les défis émergents et les avancées technologiques dans le stockage d'énergie et les énergies renouvelables.
Applications Plus Larges
Explorer l'application du modèle de tarification dans divers contextes au-delà des marchés d'électricité traditionnels peut conduire à de nouvelles idées et bénéfices. Différents systèmes, comme les micro-réseaux ou les projets communautaires d'énergie, pourraient bénéficier d'approches similaires.
Conclusion
En conclusion, le nouveau cadre de tarification pour le stockage d'énergie offre de grandes promesses pour améliorer le bien-être social dans les marchés de l'électricité. En se concentrant sur une tarification équitable et une gestion efficace des ressources, il aligne les intérêts des divers participants du marché et favorise l'intégration des énergies renouvelables. À mesure que plus de recherches et d'implémentations pratiques se déroulent, cette approche pourrait redéfinir la façon dont le stockage d'énergie est valorisé à l'avenir, menant à des systèmes énergétiques plus durables et efficaces pour tous.
Titre: Chance-Constrained Energy Storage Pricing for Social Welfare Maximization
Résumé: This paper proposes a novel framework to price energy storage in economic dispatch with a social welfare maximization objective. This framework can be utilized by power system operators to generate default bids for storage or to benchmark market power in bids submitted by storage participants. We derive a theoretical framework based on a two-stage chance-constrained formulation which systematically incorporates system balance constraints and uncertainty considerations. We present tractable reformulations for the joint chance constraints. Analytical results show that the storage opportunity cost is convex and increases with greater net load uncertainty. We also show that the storage opportunity prices are bounded and are linearly coupled with future energy and reserve prices. We demonstrate the effectiveness of the proposed approach on an ISO-NE test system and compare it with a price-taker storage profit-maximizing bidding model. Simulation results show that the proposed market design reduces electricity payments by an average of 17.4% and system costs by 3.9% while reducing storage's profit margins, and these reductions scale up with the renewable and storage capacity.
Auteurs: Ning Qi, Ningkun Zheng, Bolun Xu
Dernière mise à jour: 2024-07-09 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2407.07068
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2407.07068
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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