A compensation-based pricing scheme in markets with non-convexities

• Authors: Izabela ŻÓŁTOWSKA , Eugeniusz TOCZYŁOWSKI

Title variants

Mechanizm rozliczeń oparty na rekompensatach do zastosowania na rynkach z ofertami nieliniowymi

• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

A compensation-based pricing scheme is a market clearing mechanism that may be applied when a uniform, linear pricing scheme cannot support equilibrium allocations in the auction markets. We analyze extensions of our previously proposed pricing scheme [14] to include various possible representations of bids that reflect some non-convex costs and constraints. We conclude with a discussion on directions for future research.

PL

Rozważany w pracy model rozliczania obrotu oparty na rekompensatach jest odpowiednim narzędziem wyceny na rynkach giełdowych w sytuacji, gdy nie można wyznaczyć jednolitych cen równowagi. Sytuacja taka ma miejsce np. na bilansującym rynku energii elektrycznej, gdy w procesie bilansowania rynku są uwzględniane indywidualne ograniczenia i nieliniowe koszty jednostek wytwórczych. W pracy rozważono model wyceny opracowany przez autorów w [14], analizując jego właściwości istotne z perspektywy projektowania mechanizmów rynkowych (indywidualna racjonalność, neutralność finansowa, efektywność). W głównej części pracy przedstawiono szersze zastosowania modelu do różnych typów ofert (schodkowe, przedziałami liniowe) oraz wprowadzanych ograniczeń (czasy rozruchu i odstawienia, koszty rozruchu i odstawienia, koszty stałe). Ważnym obszarem zastosowań mechanizmu mogą być również giełdy energii dopuszczające składanie ofert blokowych. Pokazano schematy modelowania zadania rozliczania obrotu w postaci zadania MILP dla różnych typów rynków. Poszczególne mozliwośći zastosowania zilustrowano na przykładach. W podsumowaniu zaprezentowano dalsze kierunki rozwoju badań nad modelami wyceny na rynkach z ograniczeniami.

Keywords

EN

auction design; electricity market; non-convex bids; minimum profit condition; unit commitment constraints

PL

projektowanie aukcji; rynek energii elektrycznej; oferty nieliniowe; ograniczenia jednostek cieplnych

• Publisher: Politechnika Wrocławska. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Journal: Operations Research and Decisions
• Year: 2009
• Volume: 19
• Issue: 4
• Pages: 125-140

Contributors

author

Izabela ŻÓŁTOWSKA

• Warsaw University of Technology, Institute of Control and Computation Engineering, ul. Nowowiejska 15/19, 00-665 Warsaw, Poland

author

Eugeniusz TOCZYŁOWSKI

• Warsaw University of Technology, Institute of Control and Computation Engineering, ul. Nowowiejska 15/19, 00-665 Warsaw, Poland

References

• ARROYO J.M., CONEJO A.J., Multiperiod auction for a pool-based electricity market, IEEE Transactions on Power Systems, 2002, Vol. 17 (4), 1225–1231.
• BJORNDAL M., JORNSTEN K., Equilibrium prices supported by dual price functions in markets with non-convexities, European Journal of Operational Research, 2008, Vol. 190, 3, 768–789.
• BOUFFARD F., GALIANA F.D., Generalized uplifts in pool-based electricity markets: Coordinating time-dynamic markets, [in:] Boukas E.K., Malhame R. (eds.), Analysis, Control and Optimization of Complex Dynamic Systems, Springer, New York, 2005, 193–215.
• GALIANA F.D., MOTTO A.L., BOUFFARD F., Reconciling social welfare, agent profits, and consumer payments in electricity pools, IEEE Transactions on Power Systems, 2003, Vol. 18, 452–460.
• GRIBIK P.R., HOGAN W.W., POPE S.L., Market-Clearing Electricity Prices and Energy Uplift, Harvard, 2007, working paper, Harvard Electricity Policy Group.
• HOGAN W.W., RING B.J., On minimum-uplift pricing for electricity markets, Harvard, 2003, working Paper, John F. Kennedy School of Government, Harvard University.
• MADRIGAL M., QUINTANA V.H., Existence and determination of competitive equilibrium in unit commitment power pool auctions: Price setting and scheduling alternatives, IEEE Transactions on Power Systems, 2001, Vol. 16 (3), 380–388.
• MOTTO A.L., GALIANA F.D., Equilibrium of auction markets with unit commitment: The need for augmented pricing, IEEE Transactions on Power Systems, 2002, Vol. 17, 798–805.
• O’NEILL R.P., SOTKIEWICZ P.M., HOBBS B.F., ROTHKOPF M.H., STEWART Jr. W.R., Efficient marketclearing prices in markets with non-convexities, European Journal of Operational Research, 2005, Vol. 164, 269–285.
• O’NEILL R.P., SOTKIEWICZ P.M., ROTHKOPF M.H., Equilibrium Prices in Power Exchanges with Non-convex Bids, Working Paper, revised July 2007.
• ROCKAFELLAR R.T., The theory of subgradients and its applications to problems of optimization: convex and nonconvex functions, Heldermann Verlag, Berlin, 1981.
• SIOSHANSI R., O’NEILL R., OREN S.S., Economic Consequences of Alternative Solution Methods for Centralized Unit Commitment in Day-Ahead Electricity Markets, IEEE Transactions on Power Systems, 2008, Vol. 23 (2), 344–352.
• TOCZYŁOWSKI E., Optimization of Market Processes under Constraints, EXIT Publishing Company, 2002, Warsaw (in Polish).
• TOCZYŁOWSKI E., ŻÓŁTOWSKA I., A new pricing scheme for a multi-period pool-based electricity auction, European Journal of Operational Research, 2009, Vol. 197, 1051–1062.
• ŻÓŁTOWSKA I., A mixed-integer LP approach for pricing multiperiod auction on a pool-based electricity market with transmission capacity constraints, Proceedings of the 4th Conference The European Electricity Market, Cracow, Poland 2007, 67–73.