文摘

的持续部署可再生能源(RES)呼吁增强集成RES进入能源市场,伴随着一系列新的法规。在德国,例如,对可再生能源上网电价立法先后取而代之的是可选的,然后义务RES的营销竞争力的批发市场。介绍了一个基于主体的模型,允许改变能源政策工具的影响研究RES运营商和营销人员的经济表现。模型结构,它的组件,并详细给出了连杆;另外一个案例研究演示了我们的社会技术模型的能力。我们发现政治框架的变化不能直接映射到RES运营商作为中介市场参与者的行为也被认为是。中介机构的特点和策略因此RES营销成功的一个重要因素,进一步部署。结果表明,该模型能够评估的出现和稳定的市场份额。

1。介绍

电和热的主要来源是生产排放,因此人为气候变化的主要因素之一1]。为了确保成功过渡的这些行业低碳,无碳或进一步扩大使用可再生能源(RES)是必需的(2]。启动必要的投资和技术的变化,组织,和金融制度,各种政策措施正在讨论和实现。2016年,世界上大多数国家RES目标或支持政策3]。

作为最早的例子之一,德国政府采取的安装可再生能源的目标:到2025年,可再生能源的份额在电力部门应扩大到40 - 45%,55 - 60%到2035年(4]。最重要的政策工具来实现这些目标是可再生能源法案(德国:“Erneuerbare Energien Gesetz”) (EEG), 2000年颁布的(5]。其寿命和结构稳定性使它成为一个卓有成效的案例研究调查领域的能源政策。在其原始状态,主要经营上网电价(合适的)法律保障固定薪酬为可再生能源电力(RES-E)。它已经有效地培育部署RES-E (6]。进行了修改和修订,比如,2012年,当德国政府介绍,例如,每月的上网电价调整太阳能电池板和一个可选的变量市场溢价支持营销从RES-E权力交换(7,8)(见附录中的“市场溢价”)。

EEG的主要目的是让监管对市场环境的影响和technoeconomic政权,以及在相关市场上演员扮演一个关键的角色在能源系统的过渡,因为他们在RES-E技术提供必要的投资。然而,调用投资动态不稳定的在所有的情况下。系统价格的下降和随行的相对缓慢调整激励措施,德国太阳能发电厂的部署从大约2.0千瓦到2008年的7.5千瓦/ 2010 - 2012。部署2014年回到1.9吉瓦(9),创造了可观的市场扭曲和不稳定的投资行为。

RES只能可靠的部署和集成管理,只要政策工具做考虑涉及参与者的相互依赖和相互作用,以及由此产生的市场投资动力的相互作用。基于代理模型的发展的动机amiri因此研究政策措施的充分性影响实体组成的电力系统;目的是检查涉及的政策影响市场参与者的微程序级的(例如,收入情况可再生能源核电站运营商)以及他们对宏观的影响(例如,电力交易价格和市场结构)(10]。

本文的其余部分的结构如下。节2,我们将详细说明能源系统转型的复杂性,和我们的动机选择基于个体模型(ABM)方法来解决我们的研究问题。部分3会给amiri模型的简要概述。为进一步细节,技术感兴趣的读者可以参考部分4,详细描述了代理和他们的行为。来说明模型的功能和问题需要解决,部分5提出了一个案例研究的营销RES-E电力交易所以及政策制度的修正案如何影响市场参与者以不同的方式。在这里,我们将展示如何代理的异质性,例如,不同的投资组合,影响收入和行为为代表的可再生电力营销人员和电厂运营商。部分6论述了案例研究和概述教训反弹道导弹的使用方法。部分7总结教训案例研究和建模方法。

2。造型复杂的能量转换

2.1。造型的影响能源政策措施的挑战演员的行为

全球能源系统发展的途径,即预期从集中的化石燃料发电厂供应转向无碳化和RES主导的政权,是不确定的;许多可能的能源期货是可能的12]。不确定性的一部分能源未来将实现的结果未知的市场参与者的行为实施新技术,作为他们的关系和意图仍然可以理解。贝尔et al。13状态”能源系统可以被理解为复杂的自适应系统,他们有相关的,异构的元素(代理和对象)。此外,没有自主控制整个系统,而且,在这个意义上,自组织涌现行为产生无法预测的理解每一个单独的组件元素。”因此,结果市场的宏观的系统是基于各种各样的个人行为在微程序级(14]。

在德国,个人选择系统的选择和演员的数量大幅增加电力市场自由化以来,脑电图的引入及其几个修正案(17]。他们决定在认知偏差的影响下(18,19][有限理性和固有的不确定性,因此只有20.]。政策是针对那些演员诱导所需的集体行为和不确定的影响。

电力是不同于其他商品,至少有两个原因:它不是存储在低成本,和需求方面的弹性是有限的。因此,有必要对平衡供给和需求在短时间内以确保系统的稳定性。这种情况下更有挑战性了RES-E的大规模集成到系统中。由于固有的输出预测的局限性及其nondispatchability RES-E总能受到高平衡能源成本由于日前预测错误和对未来市场无法对冲风险21- - - - - -24]。因此,额外的中介市场参与者专注于预测和调度变量可再生能源(VRE)出现了。这些中介市场参与者在市场上增加了复杂性的秩序。

此外复杂化多元化电力市场,现货和期货、能源以及控制证书市场相互作用和相互影响25]。因此,异构电厂和市场参与者的反应非常不同的能源政策的调整,电力系统的发展作为一个整体可以按照不同路径(26]。从造型的角度来看这是一个巨大的挑战。

2.2。基于代理模型在能源系统建模的概述

鉴于上述挑战,我们选择了一个基于主体的建模(ABM)的方法,将解决这些问题的演员,他们的相互关系和影响环境的中心造型运动(14]。ABM方法发现的起源在人工智能领域和细胞自动机的研究并已用于分析复杂和相互关联的系统在生态等各种研究领域,社会科学和软件工程(27]。ABM方法使分析员来描述系统的复杂关系实体通过确定一组属性,行为规则,适应行为的规则在回应别人的行为和环境,和环境本身28]。分析一步一步执行和允许发展这些关系在人工进化路径laboratory-like环境(29日,30.]。因此基于代理模型特别适合用联系和复杂系统的仿真与自治的演员。系统的行为不是集中决定,而是发展自下而上的行动的个人代理与涌现一个复杂的系统结构。

ABM方法已经成功地应用在能源科学。最近的出版物调查某些技术的作用,像PV的市场扩散31日,32和生物质发电厂33),或存储技术的价值34]。其他人把他们的关注需求方面的某些方面的能量系统,这方面是与需要更多的“人类”的造型和偏好描述:他们的作品关注需求反应(35- - - - - -37[],采用动态关税38),(价格弹性39),和智能电表扩散40),等等。另一个分支在平衡市场关注能源交易(41),价值顺序效应(42),排放交易和投资决策(43),和预测(44,45]。能源市场应用的全面审查,读者可能想请参考[25,46)和(47)为特别关注新兴市场结构。

2.3。概念amiri模型的方法

图1描述了模型的分析范围;它显示了组件和演员之间的相互关系,监管框架、技术、和市场解决的模拟。technoeconomic层代表技术和相应的成本可用到演员的能量系统。它的特点是技术参数如效率和耐久性和成本参数值。从这个意义上讲,technoeconomic层决定了技术上是可行的。演员勾勒technoeconomic层中的像点坐标本身,例如,通过市场、现货市场和平衡能源市场。他们可以建立合同投资于技术和销售或购买能源。

technoeconomic层由上覆在几个方面影响监管框架层,这可能改变技术的明显的成本,例如,增加某些技术的研究和开发,部署激励喜欢上网电价,或金融促进RES-E直接营销。这个词直接营销这里指的是销售RES-E通过市场溢价模型在电力市场下脑电图(见附录中的“市场溢价”)。此外,这一层也可以提高或降低演员行动空间通过调节市场或通过设置规则,禁止某些决策和行为的演员。

实箭头表示的向量分析,而虚线箭头没有明确纳入模型。更多的影响可能出现在这样的一个系统,不受实际实现,例如,反馈,从演员到监管水平或从演员到technoeconomic层本身的影响。

与雄心模型的代理和政策框架的影响RES-E收养市场整合的过程中,了解相关的演员和他们的期望,动机,和策略是必需的。描述定性市场参与者之间的区别,系统角色进行了分析。演员RES-E电厂运营商和直销商的特点开发文档分析和专家访谈的基础上(10,48]。这两种代理类型详细模型相对于其他演员(系统)相关的电力系统(见章节3和4)。假设被测试和重新评估在半结构式访谈专家代表最重要的演员组,以及演员的背景下车间。一个例证版本的特型演员到代理的案例研究部分中给出5。模型的当前状态将在接下来的两个部分。

3所示。amiri模型概述

3.1。代理拓扑

代理的模型包含两种不同的类型:(a)代理决策的范围和(b)代理没有决策的范围。类型(一)代理能够适应变化的环境和可能决定哪些行动来执行。与此相反,(b)型代理有严格定义的任务执行期间仿真不能偏离。模型包含以下类型(a)和(b)型代理人:(我)风能、太阳能和生物质能电厂运营商代理商以及热电厂发电运营商和他们的植物(类型(a))。(2)直接的营销代理贸易RES发电电力交易所市场和控制权市场(类型(a))。(3)可选的存储运营商代理可以被关联到一个直接营销,进而可以提高植物的运作和协调她的投资组合(类型(a))。(iv)日前电力交易市场代理批发电力市场价格决定了通过绩效模型(章节中讨论它的实现4.3。2)((b)型)。(v)-分钟储备市场提供提供功率控制(类型(b))。(vi)电网运营商代理管理生成的电力来自风能、太阳能和生物质能通过直销商不交易。它强制出售日前电力交易市场(类型(b))。(七)德国电力系统的总负载作为一个静态需求水槽(类型(b))。(八)监管框架代理信息系统中的总装机功率,薪酬方案,根据脑电图进行计算(类型(b))。

代理在变化的环境中交互影响能源政策框架的可再生能源法案(EEG)及其相应的RES-E支持计划以及能源行业行为(49)和网格规定。图2给出了模型的概述图互连。盒子代表代理模型中;多层框表明这些代理类型有多个实例过程中模拟。实线代表金钱和权力流,开启和关闭分化的箭头,分别。监管影响与虚线描绘。风能、太阳能和生物质能电厂运营商(ppo)可以直接出售电力营销人员或电网运营商。

amiri模型的重点是调查市场一体化进程的影响涉及可再生能源的演员,营销,贸易的成本和收入结构发电RES-E ppo实现细节和将讨论部分4.2。1。ppo与直销商和开关合同可以签合同在每年的开始,如果有更好的机会也收到了(见部分4.2。2)。

3.2。和调度过程概述

模型有一个小时的时间分辨率和通常是运行在8-20计算的年。传统的桌面电脑上计算时间的分钟。内部设定的时间是监管框架类。以下步骤计算每个时间,等于一个计算小时:(我)发电及其虚拟分布直销商或电网运营商确定。(2)剩余负载、价值秩序和相应的电力批发市场价格计算。(3)电网运营商的边际容量价格计算功率控制提供负面分钟储备市场,一个回归模型。(iv)使用一个合适的投资组合,营销人员可以提供公司控制权市场能力。(v)收入和成本分配给营销者和电厂运营商。(vi)营销人员预测投资组合的电力生产和市场价格估计 h和决定缩短收缩RES-E发电厂。

3.3。建模框架

阿米里使用免费和开源的基于主体建模和仿真开发框架就餐Simphony,便于模型设计,执行和数据导出和为我们的模型作为初始上下文builder。就餐Simphony结合地由芝加哥大学和阿贡国家实验室(50]。它可以直接从web (http://repast.sourceforge.net/下许可的(最后访问:23.09.2015))和“新BSD”(“新BSD”是一个BSD 3条款许可协议;看到https://opensource.org/licenses/BSD-3-Clause(最后访问:23.09.2015))。Java编程语言实现的模型(http://www.oracle.com/technetwork/java/index.html(最后访问:23.09.2015))。

4所示。代理和输入数据

4.1。输入数据

在初始化程序的几个数据文件读取根据场景进行调查。文件包含的时间序列和列表如表所示1可以分为输入(a)可再生能源和传统发电厂的发电,(b)的计算边际成本的传统发电厂,(c)直销商的定型,(d)监管框架。系统中总的装机功率对所有类型的技术是基于联邦环境部的一项研究中,自然保护、建筑和核安全长期覆盖场景部署可再生能源植物在德国(51]。对于传统的电厂,装机功率乘以一个可用性的因素考虑关闭时间。为了代表波动可再生能源发电厂的发电,归一化代潜在的时间序列使用风能和太阳能。这些生成时间序列EnDat模块的能量系统模型派生的混音(52,53]。EnDat使用历史气象时间序列包含风速和2006年太阳辐射处理的风力和光伏电站与系统特性曲线在德国(52]。在模型中,需求曲线的形状是由德国电力总需求为2011 (16]。规模可以根据底层场景研究不同。边际成本确定关于燃料特定的额外成本和可变成本和二氧化碳排放证书的成本。燃料特定的成本计算了主要产品为记者技术成本和效率。计算的基本场景中发现(51),并给出详细的应用价值(10]。

成本对各种营销服务补偿表表示1并用于特型演员的成本结构。使用各种成本参数进一步描述部分4.2。1。

监管框架的输入是一个时间序列包含管理溢价及其随时间(54(也比较“收入”部分4.2。1)。可再生能源法》(4)及其薪酬方案不同的技术由时间序列表示 。

4.2。代理与决策的范围

4.2.1。准备直接营销代理

在仿真的过程中,直接营销代理的可能性,他们的决定基于当前的市场条件。营销人员的业务是盈利出售可再生电力的电力交易市场。评估的成功或失败的业务利润 ,这是收入的区别和成本 : 定型参数表所示2允许的表示真正的市场参与者的异质性。不同类型的营销人员与多样化的收入和成本结构(比较部分5)在模型中实现。营销人员的预测质量,所描述的和 ,对一个成功的企业是至关重要的。通过减少预测误差,平衡能源采购成本可以最小化。

收入。产生的收入可以支持计划以及两个市场:电力交易市场和控制能源市场,与收入和 ,分别。实际上控制能源市场包括小学、中学,分钟储备市场。在这些pay-as-bid市场参与者可以提供电源控制系统操作员对电网稳定的要求。平衡能源市场决定了成本(或收入)的贸易商或供应商偏离他们日前安排区域内相应的平衡。平衡市场价格是由控制系统操作员的能源需求要求。因此,它比一个市场,而会计系统。

额外调节收入来源于薪酬管理溢价直接营销。在市场溢价的实现方案在2012年,引入了管理溢价作为附加实体补偿与直接营销职责相关的成本相比健康计划(见附录中的“市场溢价”)。直接营销人员更有效地履行RES-E电厂运营商营销服务(PPO)越高决定范围增加自己的利润或相关的奖金PPO(参见下面的“奖金”)。

而电力交易市场是营销人员的主要的收入来源,参与控制能源市场是可选的。模型允许参与-分钟储备市场(由于机会成本与日前现货市场投标条例和所需的减少操作模式,积极储备提供财务不是吸引RES-E核电站运营商,因此不是模仿)。的边际容量价格直接营销代理的报价被接受是由电网运营商代理每四模拟时间步的多元线性回归模型(部分进行比较4.3。1)。

直接营销代理可以按照两个投标策略实现利润最大化:(我)“Low-Risk-Strategy”:这个策略营销人员提供一个容量pay-as-bid市场价格对应于180年前的平均月4 h-price-blocks。这种方式接受出价很可能只能在一个相对低的价格的能力 。(2)“High-Risk-Strategy”:这个策略营销人员提供一个容量pay-as-bid市场价格对应于180年前的平均月4 h-price-blocks加上这些价格的标准偏差。这种方式接受不太可能的收购要约,但接受能力相对较高的价格是保证。

更多的收入起源于情况下自己的本地失衡可以减少相应的平衡电网地区的失衡。

成本。固定和可变成本是总成本的决心。每年的固定成本 ,它被认为和交易权限。进一步说,在开始直销业务,营销人员必须提供一个责任权益。不同位置的可变成本主要取决于电力交易的直接营销人员的数量。交易费用为每个交易支付MWh,而成本平衡能量取决于预测和实际VRE一代之间的偏差。

平衡能源价格确定在每一个时间步的电网运营商均匀随机选择的价格基于平衡直方图在德国2011年的能源价格。平衡价格以及平衡体积可能需要正面和负面的价值;从而平衡成本有助于营销人员的收入 和 (参见(. 1在附录中)。

支付平衡能源和费用,员工是最大的成本职位直销商(11]。揭示特定人员成本巨大的规模经济和范围从几个€/兆瓦时的投资组合仅小于50 MW€美分/千瓦时+ 500兆瓦的简约VRE能力(比较图3)。另外,费用输出功率预测影响利润的计算。直接营销人员主要是管理一代组合并没有相应的植物,植物竞争收购一代。绑定客户和经济上吸引潜在新客户,营销人员让简约电厂运营商,奖金另一个成本因素在以下部分中描述。

奖金。在仿真开始,奖金是定义相应年度管理费用的一半;也就是说, 。为了保证直接营销的灵活性和控制成本,年底奖金可采用每个模拟。在每个过程采用特定的操作的结果进行了评估。此外,资本经营成果的比例可能另外调整奖金支出消极的经营成果。奖金调整的值在表3。奖金不仅仅增加了商家的利润空间;相反,他们将投资盈余增加ppo的奖金支出具体操作结果是否大于0.5欧元/兆瓦时。这个定义可以确保一个营销者试图吸引新ppo之间的竞争。在模型中,额外成本计算

缩短。amiri模型允许市场缩减的RES-E根据激励的政策工具来实现。潜在的高可再生发电和低需求,营销人员可以决定关闭工厂的投资组合,以避免支付由于负电力批发价格(部分进行比较4.3。2)。营销人员的决定是基于价格预测,给出的 与随机误差变量来自正态分布倍价格完美的远见 。植物特定的机会成本缩减确定RES-E代正在减少。这些成本取决于变量的估计市场溢价和管理溢价根据 以防两保费之和小于或等于预测批发电力市场价格的绝对值 ,直接营销人员会建议相应的ppo关闭的一代。

4.2.2。RES-E电厂运营商代理

可能从可再生能源发电的核电站运营商的装机容量乘以一个规范化气象时间序列 : 与 在这种情况下。

核电站运营商代理由一代杰出的主要技术在操作,即植物使用风能、太阳能辐射,或生物量,以及相应的报酬类技术也分配给(见部分4.3。4)。薪酬类的高度计算从经验数据符合历史发展和所谓的“价值观应用”(更换适合直销政权)(55]。每个RES-E技术细分四个代表薪酬类,自特定植物的报酬取决于安装,资源网站,技术的类型和大小,和使用的能量载体(资源网站是考虑风力发电厂;光伏技术的类型和大小相关的植物生物量和能量载体用于生物质植物)。表4列出所有可再生能源植物的特征参数代理。他们的收入的报酬是基于在电力以及奖金他们收到直销商。的价值对应于营销人员的成本 。ppo选择直销接收新奖金每年年初提供从不同的直接营销代理(参见“奖金”部分4.2。1)。捕捉交易成本切换时合作代理,新旧奖金提供之间的差异必须至少超过某个阈值 。这个阈值增加而报酬类的高度 ,的相对吸引力额外的奖金直接与高度相关的薪酬代理已经收到(参见部分5)。

4.3。代理没有决策的范围

图2显示所有代理amiri模型。直销商和电厂运营商实现异构特征。他们有几个选择决策。然而,其他代理没有决策的范围完成电力系统表示是不可避免的。因此,他们持有洞系统重要信息的功能。他们执行模型内生的计算,不受自己的战略目标的追求收入最大化。

4.3.1。电网运营商代理

根据条例》在全国范围内平衡方案(德国:“Ausgleichsmechanismusverordnung”)56),电网运营商负责支持的解决方案,适合和市场费用的支出ppo或直销商,分别。他计算出事后的高度为每个薪酬类市场溢价 。为此,他接收过去几个月的市场价值虚拟现实的电力批发市场的代理。

代理也决定了平衡均匀随机选择的能源价格 。另外,电网运营商进行负面分钟储备的拍卖市场。边际容量价格是由一个多元线性回归模型的自变量批发电力市场价格吗 ,负载 ,和陆上风力馈入 : 与 , , , 。

回归参数的估计已经衍生出的负面分钟储备价格2011年(10]。

4.3.2。批发电力市场代理

代理代表电力交易市场定义了批发电力价格每个时间步和挤出市场收入相应的代理根据统一的市场出清价格 。的计算价值秩序的实现模型。价值秩序的计算是基于边际成本的剩余负载和传统的发电厂 。每个权力集团的边际成本200兆瓦的规定(见表1)(我)主要产品的固定和可变成本(包括燃料运输或运输);(2)证书二氧化碳排放成本 ;(3)效率发电厂;(iv)其他的可变成本(即。,for insurance, etc.).

一旦确定这些成本,他们下令从最低到最高的价值。的由过去的200 MW电力集团吗需要满足剩余负载:

模拟平均每月结算价格在图所示42014年至2019年。在仿真差价增加由于上升证书和化石燃料价格,但平均价格降低由于增加VRE进料的边际成本的约0€/兆瓦时。每年的价格曲线的一般结构重新出现,因为只有一个代表天气和加载配置文件使用。

传统必须运行(必须运行能力是由于发电厂提供对其他市场互补商品(如辅助服务或热),因此需要在批发市场,无论非常低或负批发市场价格)能力是通过所谓的“剩余的定义包括加载间隔。“剩余负荷区间是从批发市场的市场环境分析价格跌破20€/兆瓦时(参考2011年,[10])。如果超过的下限区间边界在一个特定的小时,常规计算上述机制取而代之的是相应的剩余负载相关的价格区间。表5给出了残余荷载参考价值及其相关电力批发价格2011年在德国。区间边界的模拟,减少每年根据传统的负荷能力的退休的发展(51]。

电力交换模型的校准是由涨价和降价促销的传统发电厂代理商,增加或减少的值。验证价值秩序的模型可以发现在10]。

4.3.3。需求方面的代理

模型的需求方面由组成的时间序列表示为每个模拟步骤总负载值。年度总能耗比例根据场景中值(51]。

4.3.4。监管框架代理

监管框架代理持有所有的能源政策信息模拟RES-E的市场一体化进程的必要条件。法律区别报酬ppo依赖的一般类型RES-E技术安装,安装位置的潜在full-load-hours风陆上植物,植物的大小对PV植物生物量植物的选择技术以及相应的生物质基板在使用[4]。此外,由于报酬下降多年来的报酬(自2012年以来,减少风力陆上和PV植物进行季度甚至每月)自2000年以来实际上形成了一种复杂的支出结构。因此,到2017年,有超过5.000不同薪酬类别内脑电图支持方案和大约1.5绪。RES-E发电厂在地方55]。

映射的植物演员需要了解每一个细节每一个主人,植物类型,为每一个植物和报酬。除了这些信息,如果有的话,不容易访问映射的ppo单独将导致多重代理系统(MAS)与一百万多名特工被参数化。

因此,四个不同的薪酬每年类定义和每个可再生技术类型 。这更加均匀分配允许透明处理薪酬方案的模型。每个类都包含关于薪酬的信息,技术,和相应的装机功率。

监管框架代理保存和更新这些信息在每年年初和宽容别人的相关数据向电网运营商代理,负责支付的支持工具(参见部分4.3。1)。此外,代理市场价值计算参考每月和支配的高度管理溢价(比较“市场溢价”附录)。

5。案例研究

5.1。模型参数化设置和代理

在本节案例研究演示模型的基本工作模式和举个例子可能的分析领域。案例研究探讨监管框架的改变的影响,考虑到电厂业主的相互作用和改变他们的简约直销商的可能性。

监管框架是指市场溢价德国可再生能源法案(EEG)版本的20127),当市场溢价方案引入了。两个记者管理溢价的变化进行了分析。在“场景1”,管理的水平溢价对变量(VRE)和可分派可再生能源将3.7和1.125€€/ MWh /兆瓦时,分别按照2012年脑电图的初始值。在“场景2”,VRE是减少了50%,至1.85€/兆瓦时;为可分派可再生能源没有变化。这减少管理溢价VRE反映了决策者的决定在2012年指出,原来的高度导致相当大的风力ppo暴利。

一个演员的基础上分析(10,48)(比较部分4.2。1),五个不同类型的直销商聚合这个案例研究:大效用,代表大、中供电公司;市政公用事业;小市政公用事业;绿色电力供应商;和启动。技术组合的具体大小是线性增长每个月根据底层安装的每个技术的时间序列。这些数字是基于经验数据的数量核电站运营商收到符合德国电网运营商发布的或市场溢价(55]。模拟,每年投资组合的变化大小和成分可能发生由于营销人员对ppo的竞争。案例研究的仿真时间设置为2014年到2019年。

最初的技术组合的特定成分从2014年开始显示在表中6。更详细的解析披露相应的报酬类可以在表中找到9。其他重要的差异化因素直销商的具体预测能力以及他们的资本资源(部分进行比较4.2。1和附录)。表中给出了他们最初的参数化7。

节4.2。1,我们描述营销人员的奖金如何正在改变整个模拟。ppo可以取消他们的合同结束时每个仿真,进入一个新的合同与另一个直接营销人员提供更高的奖金,如果相应的阈值超过(比较部分4.2。2)。阈值描述了交易成本,根据电厂的参数化薪酬类。假设在低报酬合同工厂类阈值较低,因为他们获得比例更高的收入(比较部分4.2。2)。值派生通过的高度开始奖金,四舍五入到整数,除以4。相应的每个薪酬类值显示在表中8。

5.2。结果

场景1。在这种情况下,管理的高度溢价将根据2012年EEG。总体良好的经营成果是通过所有营销人员在这种情况下,除了小市政公用事业(见图5(一个))。这个营销人员显示nonprofitable操作6模拟的5年,运营和不断减少奖金支出。大市政公用事业和绿色电力提供商开始操作结果最高的1.2和1.8€€/ MWH /兆瓦时,分别。他们的平均结果显示下降在接下来的几年里和收敛0.5€/兆瓦时。两个营销人员提高他们的奖金支出相应最大达到2.5€/ MWh去年的模拟。初创企业的经营成果和大公用事业表现出缓慢但稳步增长首次提及营销人员和一个几乎恒定的平均收入最大的公用事业公司。都在波动获利0.5€/兆瓦时并减少或增加他们的奖金支出多年来根据他们的操作结果。
特定的平衡能源成本(比较图5 (c))之间的小型市政公用事业的两倍和三倍的成本竞争对手。这个成本因素随时间变化不明显,因此营销人员构成负担。
电厂业主的切换到其他营销人员提供一个更高的奖金发放后开始第二年的模拟。此刻提供的最低和最高奖金差距足够大,鼓励工厂老板与小阈值开关营销伙伴。小市政公用事业是第一个失去绿色电力供应商,客户的区别这两个之间的奖金支出是最大的;参见图5 (b)。在接下来的几年里,一部分客户的所有其他营销人员切换到绿色电力供应商,除了客户从大市政公用事业。在仿真的过程中,最大的公用事业投资组合是减少约5吉瓦,小市政公用事业之一是减少约2.7千瓦,并启动失去2 GW。他们添加到组合的总和的绿色电力供应商其投资组合规模翻倍;参见图7(一)。

场景2。减少50%的场景管理溢价VRE,仿真显示了不同的开发营销业务的成功,可以看到图6。大市政公用事业和绿色电力供应商开始积极经营成果;其他营销人员的结果都是负面的。而绿色电力提供者可以保证他的收入在整个模拟和他的奖金支出增加,“大市政公用事业”能挣0.5€/兆瓦时直到第四年几乎没有改变奖金。在今年的奖金支出之间的差距和最高的绿色电力提供者支付足够大失去风能和生物质发电厂。高生物量植物特别是减少盈利的损失从储备市场和收入,因此,减少了奖金和消极的结果在接下来的几年里−0.8€/兆瓦时。
启动的操作结果略低于零,耗尽所有可用资金直到第四年,并减少它的奖金支付0€/兆瓦时。已经后第二年,奖金影响绿色电力供应商太大,失去的一部分生物质发电厂这个竞争对手。因此,储备市场的收入减少而平衡能源成本增加。具体的操作结果滴到−1€/兆瓦时三年。创业的资本消耗和奖金都停止了。生物质能、风能、光伏电站运营商切换到绿色电力供应商,提供最高的奖金支出。平衡的新组合意味着减少能源成本导致积极的运营结果四年。然而,资本存量仍为负值和奖金支出仍停止。剩余的大部分生物质植物离开启动,导致越来越多的平衡能源成本和负面操作结果的−2€/兆瓦时在接下来的几年里。
业务结果−0.6€/兆瓦时的多年来,大效用逐渐减少其奖金支付没有对其结果几乎没有影响。只有缓慢减少的奖金将操作结果资本比率;比较表3和图8。小市政公用事业每兆瓦时产生的亏损。平均而言,这个商人失去每年0.6€/兆瓦时超过前一年。第四年之后,它停止奖金支出,其投资组合的大部分风能和生物质植物切换到另一个市场营销人员。在仿真结束时,绿色电力供应商,增加其投资组合的4.5 GW大效用,3.5吉瓦从“大市政公用事业,”3千瓦小型市政公用事业,从创业和17 GW,人物7(b)。

6。讨论

6.1。案例研究结果的讨论

案例研究揭示了价值的见解关于不同RES-E营销人员的收入和投资组合动态演员类。场景1显示,现任营销人员等大公用事业,专注于大型风力发电portfolio-share可以由于规模经济受益于特定的运营成本和更好地预测品质低。绝对的水平,他们的经济上的成功是最好的(参见图之一8和9)。然而,我们也确定一个中介规模负效用。如前所述,营销人员可以通过在不同的电力市场交易电力,利润即批发电力市场和消极分钟储备市场。然而,只有生物质电厂的电被允许参与控制电力市场模型中(自2017年以来也风电厂运营商允许投标公司控制权市场某些预先具有资格条件是否满足在试点阶段)。交易这些可控植物意味着更少的电力平衡成本和提高整体运作的结果。访问这个可分派资源有限且分布不均在营销人员的投资组合。然而,演员分析显示,即将到来的小商人往往更容易获得生物质ppo通过个人联系当地农民,因此相对更多的生物量简约在他们的投资组合。获得这个可分派能源可以减少投资组合规模小的缺点。结合一个适当的预测质量,这可能导致RES-E财务成功的营销,绿色电力供应商的结果描述,允许一个细分的市场新进入者生存在职营销人员。

此外,该模型允许调查市场结构的变化如果启用了营销人员竞争新ppo来补充他们的投资组合。奖金支付调整遵循一个简单的规则:操作结果是越高,奖金越高收缩ppo营销人员薪酬。这导致收敛向共同所有营销人员在场景的具体操作的结果1(小市政公用事业除外)并确保强有力的竞争涉及奖金支付,新的ppo的吸引力。在这个场景中,奖金调整和ppo与其他营销人员的合同开关动态只是中等。奖金差距相对较小的高度,和植物能力营销人员总共只有10 GW的开关。除了小型市政公用事业,系统稳定状态的四个成功的营销人员共存。

监管框架的微小变化(VRE)管理费用的减少导致完全改变了收入和投资组合动力学;比较数据10和11。在场景2贸易,只有一个营销人员管理电力盈利和增加奖金高。所有其他营销人员必须降低他们的奖金支出,因此一个大支出的差异之间存在着营销人员即使在早期阶段的模拟。初创企业,例如,奋斗在第一个四年的运营结果略低于零。在此期间,他们减少奖金高盈利。四年,启动管理有积极的结果。但与此同时它的奖金支出停止和一个大不同的奖金高其他营销人员已经出现。即使有均衡的投资组合相对较大份额的生物质植物,他们不能提供奖金支出和失去了生物质植物竞争对手。剩下的变量可再生能源投资组合和预测质量小,不可能启动贸易盈利。

显然,改变管理溢价的观察效果取决于最初的参数化研究营销人员以及核电站所有者的行为。因此,重要的是,一个严格的和深刻的演员执行分析以获得从经验的演员数据参数值。这里介绍相对比较两个场景之间的变异应该不加批判的,然而。参数选择的问题讨论了即将到来的分段。

6.2。模型前景:克服当前的弱点

在基于主体建模,建模的复杂性系统不可避免地妨碍了报告的结果和政策建议。然而,已经有些年了,尝试建立标准模型描述(57),模型校准和验证(58),以及仿真实验的设置(59]。

在这条线的推理,一些参数假设应该系统地阐述了用于进一步的研究。只有一个自动化广泛的参数的灵敏度分析将提供所需的综合定量评价的置信区间。例如,所有营销人员开始奖金的设置不是很现实。起始条件应该适应演员根据他们的能力,以避免扭曲导致的开始模拟。阈值参数和资本市场到目前为止只能基于猜测。个人决策和机密性限制了信息流在这些情况下。

同样,演员必须研究的决策和实施提供足够的精度。提出奖金调整规则是基于假设营销者的目标0.5€/兆瓦时的操作结果(表示为“典型的保证金”在电力交易一般在面试)和调整奖金支出预算盈余。另一种方法将分配不同的操作结果不同的营销人员的目标。然而,很难估计的营销者的目标操作结果分别处理这些数字将秘密地在大多数情况下,实际的例子。一个更加复杂的方法将优化营销人员的利润依赖奖金高度的选择。

改进了奖金的调整规则肯定会解决目前近视的决策规则,他们只是根据操作结果和去年的首都。额外的学习前几年将改善的采用决策阈值。

一般来说,amiri agents-how他们变化的适应性行为在模拟模型所需要的增强。在这种背景下,一个重要的发展目标是模型内生RES-E装机容量的扩张。这将允许一个估计可能的刺激达到一定高度部署RES-E投资目标和研究潜在的障碍。这个正在进行发展。

进一步增强模型考虑使用的灵活性选项,分析需求方面,和额外的支持机制的造型。这样,在未来能源系统的复杂性进一步相关的维度。

除了使用作为一个独立的模型,amiri可能补充研究与传统的能源系统优化模型以提高电力系统的见解转换从市场化的角度(最近的一个例子,看,例如,(60])。这样,所谓的“效率差距”之间的最优和真正的市场结果可以分析。此外,结论可能从这种互补研究为何决定微程序级的异构演员未必会导致cost-optimal宏观的系统配置,同样必要的政策工具的设计实现cost-optimal系统配置。

6.3。使用一个基于代理模型方法的经验教训

在最近的一项研究中,Macal提出了一个基于主体建模方法分类,即个人、自主、互动、和自适应基于动因的模型,复杂性递增的顺序61年]。在自适应基于动因的模型,在模拟代理改变行为。相比之下,一个交互式基于代理模型提供一组不同的特色个性的特工,内源性和自主行为,直接代理和环境之间的相互作用(61年]。amiri属于互动类别。代理与特定范围决策模型,例如,营销人员的决定关于奖金的调整。代理之间的交互等一个营销者和核电站运营商或营销人员和市场之间决定他们成功的微程序级演员。然而,代理期间不改变行为模拟。

为目的的模型,然而,这种适应性是没有必要为了研究复杂系统的相互关系。在案例研究中,我们目前的证据存在的经济领域出现的小,即将到来的营销者和可以防止市场集中度对最佳预测最大的营销人员素质和具体运营收入最低。我们因此显示特定的代理属性组合成分和尺寸等决定性经济进化成功的营销人员。这表明造型复杂的行为并不总是必要的反弹道导弹系统中关于涌现现象和代理交互的复杂性。同样,很难获得这些见解对投资组合的影响与其他模拟方法但反弹道导弹。

模仿市场模块与古典“历史友好”验证方法(比较10])。amiri结果取决于几个实现模块之间的相互作用生成macrooutcome仍难以验证由于缺少经验数据对市场结构的发展。因此,模型结果被解释为可能的和合理的倾向最适合的系统开发过程的解释模型与探险的性格包括基于动因的模型。

amiri允许进口监管框架作为输入参数的变化对于探究的场景,考虑到任何规范的系统的目标是通过个人的演员。可以动态地跟踪特定的政策干预的模式。根据干预模型的分类由Chappin [62年),这个级别应该是在评估干预模型上下文。通过这种方式,我们的方法允许检查政策工具的影响考虑监管框架之间的复杂的相互作用,演员,technoeconomic政权(参见图1)。

7所示。结论

基于代理模型amiri了为了分析政策工具的影响调节可再生能源市场整合。该模型描述了电力系统作为一个复杂的社会技术系统和关注监管框架之间的相互依赖关系,演员、和市场。模型在几个方面对科学文献。

amiri提供配置的场景在不同外部输入参数如RES-E政策支持机制。虽然有其他能源相关的基于动因的模型,探讨政策工具对能源市场的影响(见,例如,42,43]),关注RES-E高时间分辨率的特型演员组是独特的在能源领域的系统分析,我们最好的知识。

不同代理规范使定义的不确定性的程度和有限理性的演员和异构系统实体造型。营销人员尤其是详细可以定义通过指定,例如,他们的投资组合和成本结构及其资本化和预测的不确定性。规范的代理为仿真结果的正确解释是至关重要的,所以演员分析之前进行模型实现和模拟。获得这样的见解分析用于代理决策规则和映射到特征阿米里的演员,并配置相应的参数。结果表明,许多市场动态可以瓦解是否考虑异构代理属性。

案例研究演示了如何只有轻微的政策变化对代理人口可以有相当大的影响。这表明如何准备和监管框架的参数化过渡条件必须是为了进一步确保系统的功能和特定的演员类的生存。在场景2例如,启动和进一步的经济生存营销者可能一直在可能的情况下,监管框架已经改变了更加谨慎规划。我们因此证明中介市场参与者必须考虑的案例修改RES-E政策工具计划新核电站运营商之间的相互依赖关系和营销人员。

利基市场创新的形成中扮演着重要的角色在社会技术系统和系统过渡的一个基本驱动程序(63年]。amiri,能源市场利基市场的出现和稳定可以描述没有先验知识对他们成功的前景。他们的经济成功很难识别和跟踪在其他更传统的方式模拟。模型也因此业务相关,如果结果从演员的角度。例如,相关的案例研究表明,竞争和演员的组合的变化可能导致破产,否则成功的营销人员。

综上所述,本文证明了基于代理模型是适合多个维度来研究电力系统的动态过渡,是由一组不同的异构的演员。虽然仍有许多开放的发展目标(见部分6.2),我们不认为这些问题是基本问题不可能克服的。

研究能源系统过渡的要求方法能够捕获系统的复杂性和动态。ABM方法的一个重要属性是能够灵活地使用模式的模型,使研究者能够代表系统在多个层。我们得出结论,基于主体建模方法像阿米里有能力提升所需的知识以确保一个成功的能量系统过渡,同时防止系统刀具磨损。

附录

收入计算在下一节中详细描述。收入可以在生成(XM)和控制能源批发市场(CE);平衡能源(bal)可以增加收入是否有利的情况下。总收入是由 卖卷在电力交易与管理退还保险费并允许的收入 批发电力市场价格 。同样,控制能源市场的收入相当于 的收入平衡能量等于负平衡成本营销人员;也就是说, 修复成本计算 可变成本等于 交易成本是根据外汇市场的费用每兆瓦时的交易 平衡能源需要,相应的体积必须采购的价格吗和成本定义为 根据演员分析价格每兆瓦一般组合尺寸较大的下降,因此 的大小之间的区别是真正的实际和天气预报电能馈入时间 : 后者已经被营销人员预测24之前,是由 与代表一个随机变量的正态分布。 h表示实际进料的数量提前24小时。RES运营商收入的代理是基于直接营销人员的薪酬和奖金;也就是说,

市场溢价。脑电图描记器下的市场溢价的目的是把可再生能源集成到能源市场体系培育直接营销。生产者得到经济补偿的区别energy-source-specific值应用(取代固定上网电价)作为计算基础和市场价值。这是每小时的平均每月energy-source-specific价值合同在现货市场对电力(第3部分,部门1和附件1脑电图2017)。补偿发生的成本直接营销应用的值高于取代上网电价。不同的是设置为2€/兆瓦时可分派间歇性可再生能源可再生能源和4€/兆瓦时(部分脑电图2017)。在脑电图2012这样的差别作为管理溢价(部分单独披露2012 g脑电图)。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关这篇文章的出版。

确认

作者感谢Wolfram Krewitt人最初的发展一个基于主体的仿真模型分析可再生能源的市场整合。他们还想展示他们的感谢Ulrich Frey本杰明富克斯,豪泽伊娃,沃尔夫冈•豪泽托马斯•清晨里,乌维克兰乌维Leprich,托拜厄斯Naegler,尼尔斯Roloff Christoph Schimeczek伊冯朔尔茨,贝恩德•施密特,桑德拉·沃斯曼,鲁道夫·Weeber和沃尔夫冈Weimer-Jehle amiri发展专家建议和贡献。他们感谢所有部门的同事很多富有成果的讨论amiri的发展和应用。最近的和持续的资金他们感谢德国外交部对环境,德国经济事务部德国研究部门和内部资金由DLR几个研究项目(批准号。BMU FKZ 0325015, BMU FKZ 0325182, BMWi FKZ 03 et4020a, BMWi FKZ 03 sin108, BMWi FKZ 03 et4032b, BMWi FKZ 03 et4025b,和BMBF FKZ 03 sfk4d1)。