Možnosti a meze systémové dynamiky při modelování trhu s elektrickou energií

Bc. Daniel Vodrážka

Master's thesis

The limits and opportunities of system dynamics approach to electricity market modelling

Abstract:

Tato práce si klade za cíl vytvořit simulační dynamický model trhu s elektrickou energií v České republice, který by umožňoval simulovat dopady změn struktury tohoto trhu zejména na straně nabídky pro potřeby politiky na ochranu hospodářské soutěže. Model je formulován na základě konceptu metody systémové dynamiky a následně kalibrován na základě reálných dat zahrnujících 132 měsíců v období let 2003 až 2013. Model využívá tzv. princip redukce na mezní zdroj elektřiny, kterým je uhlí. Model samotný se skládá ze tří hlavních částí, dynamických modelů Cournotova a Stackelbergova oligopolu, jejichž praktická implementace je v teoretické rovině podrobena důkladné analýze. Model je vytvořen za pomocí programu MATLAB a jeho nadstavby Simulink. Mezi hlavní výstupy modelu patří rovnovážná množství vyrobené a zobchodované elektrické energie a s tím související velkoobchodní a maloobchodní ceny elektřiny. Vytvořený model stejně tak umožňuje zkoumání dynamiky přizpůsobovacích procesů na trhu s elektrickou energií, včetně zahrnutí stochastického faktoru. Porovnání výsledků simulace s reálnými daty přineslo i vzhledem k jisté míře zjednodušení relativně dobré výsledky pokud jde o schopnost zachytit jak rovnováhu, tak i dynamiku vývoje trhu s elektrickou energií v České republice. Modulární výstavba modelu umožňuje jeho snadné rozšíření a obohacení o další prvky.

Abstract:

This work focuses on creating a dynamic simulation model of the electricity market in the Czech Republic, which would allow to simulate the effects of changes in the structure of the market especially on the supply side for the purpose of competition protection policy. The model is formulated based on the concept of system dynamics and then calibrated based on real data including 132 months in the period of 2003 to 2013. The model uses the so-called principle of reduction to marginal source of electricity, which is coal. The model itself consists of three main parts, dynamic models of Cournot and Stackelberg oligopoly, whose practical implementation is closely analyzed. The model is created using MATLAB Software and its Simulink extension. The main outputs of the model include the equilibrium quantity of produced and traded electricity and the related wholesale and retail prices of electricity. The created model also allows the examination of the dynamics of adaptive processes in the electricity market, as well as the inclusion of the stochastic factor. Not only because of a certain amount of simplification, the comparison of simulation results and real data brought relatively good results in terms of the ability to capture both the balance and the dynamics of the electricity market in the Czech Republic. Modular construction of the model allows its extension and adding other elements.

Keywords

trh s elektřinou, systémová dynamika, oligopol, simulace, model, electricity market, system dynamics, oligopoly, simulation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 5. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 17. 6. 2015
• Supervisor: Ing. Daniel Němec, Ph.D.
• Reader: Ing. Michal Kabilka

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Mathematics / Finance Mathematics