دانلود رایگان ترجمه مقاله اثرات مکانیزم های پاداش ظرفیت (ساینس دایرکت – الزویر 2016)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) (ترجمه به صورت خلاصه انجام شده است)

2. مدل
این بخش مدل توسعه یافته برای ارزیابی عملکرد مکانیزم ذخیره سازی استراتژیک و بازار ظرفیت را معرفی می کند. در بخش اول، یک مرور کلی از مدل ارائه و سپس هر بازار (بازار صرفا انرژی و دو مکانیزم) به طور دقیق توصیف می شود. سرانجام، آخرین بخش پارامترهای اصلی مورد استفاده در شبیه سازی و همچنین مسیری که شبیه سازی ها انجام می شوند، توضیح می دهد و نشانگرها نیز محاسبه می شوند.

2.1. مرور کلی مدل
برای مطالعه تصمیمات سرمایه گذاری در سیستم های برق آزاد و نحوه تصحیح این سرمایه گذاری ها توسط CRMها، یک مدل مبتنی بر مدل سازی دینامیک سیستم بکار رفته است. این مدل مبتنی بر تحقیق توسعه یافته توسط Hobbs (2005) و Hobbs et al. (2007) می باشد.منطق مدل اصلی در این مقاله حفظ شده است. در شکل 1 نمودار حلقه سببی ساده شده این مدل ارائه شده است. در این نمودار، یک روش معمول برای مدل سازی SD، رابطه سببی بین متغیرهای دو سیستم از طریق یک پیکان نشان داده شده است. نماد (+) اثر مرتبط مثبت (افزایش در متغیر اول منجربه افزایش در متغیر دوم می شود) را توصیف می کند. علامت (-) مورد برعکس را نشان می دهد.

هر سال، بازده ها (از بازار انرژی و/یا CRM) محاسبه می شوند. این بازده ها توسط بازیگران به منظور ارزیابی بازده های مورد انتظار و قابلیت سوددهی آینده دستگاه های آن ها استفاده می شود و سپس به تصمیمات سرمایه گذاری می رسد. این تصمیم ها به نوبه خود بر ظرفیت نصب شده اثر می گذارند، که منجربه تغییرات در بازده ها می شوند. سپس، حلقه بازخورد منفی قابل ملاحظه است، که می تواند منجربه تعادل در نظریه شود.
فرضیات اصلی ایجادشده توسط Hobbs (2005) در این جا حفظ می شوند: مرحله زمانی سالیانه بکار می-رود، رقابت کامل درنظر گرفته می شود (هیچ گونه رفتار راهبردی وجود ندارد)، تنها فناوری اوج مدل سازی می شود (که با زمان پیشروی چهار ساله مشخص می شود)، بازده های حاصل از بازار انرژی با توجه تابع برون زا (و نه با مدل سازی بازار انرژی کوتاه مدت) ارزیابی می شوند، سودهای مورد انتظار با توجه به سودهای قبلی و کنونی محاسبه می شوند. علاوه برآن، بار با بار اوج سالیانه خلاصه می شود و انتظار می رود با میانگین نرخ رشد ثابت افزایش یابد. با این حال، عدم قطعیت ها، به دلیل انحراف نرخ رشد اقتصادی و شرایط آب وهوایی، به این متوسط نرخ رشد بار افزوده می شوند و با توجه به دو متغیر تصادفی مستقل که به طور معمول با میانگین صفر و انحراف استاندارد σ_g و σ_w توزیع می شوند، مدل سازی می شود.
در مدل اصلی، تنها بازار ظرفیت مدل سازی می شود. در این مقاله مدل سازی این مکانیزم به منظور درنظر گرفتن رفتار پیوندی بسیار پیچیده تر (براساس هزینه های قابل اجتناب) بهبود یافته است. دو طراحی بازار دیگر نیز افزوده شده اند: مکانیزم ذخیره استراتژیک، و بازار صرفا انرژی، که به عنوان مورد مرجع برای ارزیابی روندهای دوره ای بکار می روند. علاوه برآن، به منظور محاسبه هزینه های تولید واقعی تر و سپس بهبود مقایسه شاخص کارامدی، کفایت نیروگاه برق درون زا می باشد (سرمایه گذاران با درنظر گرفتن قابلیت سوددهی مورد انتظار، تصمیم می گیرند تا کارخانه های خود را متوقف کنند). افزایش هزینه های عملیات و نگهداری به منظور بازتاب کردن عمر کارخانه ها مدل سازی می شود. بنابراین، عملکرد این کارخانه ها بسیار هزینه بر می باشد و سرمایه گذاران ترجیح به بستن آن ها می دهند و موارد جدید را ایجاد می کنند. شکل 2 نشان می دهد که چگونه این هزینه های نگهداری با عمر کارخانه افزایش می یابد. این هزینه ها درطی نیم عمر اول فرض شده از کارخانه ثابت هستند و به طور نمایی پس از آن افزایش می یابند. فرض می شود هزینه های نگهداری برابر با هزینه سرمایه گذاری سالیانه کارخانه در انتهای طول عمر فرض شده کارخانه (20 سال) می باشد.
سه طراحی بازار پس از آن تعریف شده اند. هدف این مطالعه مقایسه دو CRM، یعنی بازار ظرفیت و مکانیزم ذخیره استراتژیک (بازار صرفا انرژی به عنوان طراحی مرجع معرفی شده است) می باشد. برای تسهیل درک این بازارها، ابتدا مدل بازار صرفا انرژی ارائه می شود. سپس هر دو مکانیزم تعریف می شوند. سوالات اصلی این مدل ها در پیوست A مطرح شده است.

2.2. بازار صرفا انرژی

2.2.1. بازده های حاصل از بازار انرژی
در این مقاله، بازده های حاصل از بازار انرژی به طریقی مشابه با آن چه که Hobbs (2005) انجام داد، محاسبه می شود. وی درنظر گرفت که سودهای سالیانه، به عنوان بازده های حاصل از بازارهای سرویس انرژی و فرعی منهای هزینه های متغیر که می توان برحسب تابع نسبت ظرفیت نصب شده به بار اوج بیان کرد، تعریف کرد (شکل 4). هر چقدر این نسبت کمتر باشد، سود بیشتر می باشد چون ظرفیت کمیاب می شود و اقدامات پر هزینه (برای مثال، پاسخ به تقاضا) یا کسری هایی مورد نیاز می باشد.

2.2.2. سرمایه گذاری و تصمیمات توقف
برای تصمیم به این که آن ها باید سرمایه گذاری کنند یا کارخانه های خود را متوقف کنند، سرمایه گذاران می-بایست قابلیت سوددهی آینده نیروگاه های برق خود را ارزیابی کنند. چون چهار سال برای ساخت یک نیروگاه ضروری می باشد، تصمیمات سرمایه گذاری چهار سال جلوتر گرفته می شود. برای ساده کردن مدل، فرض یکسانی برای بسته شدن کارخانه انجام می شود. شکل 5 مراحل مختلف فرایند تصمیم گیری، که در زیر توصیف شده است، را نشان می دهد.

ابتدا، سرمایه گذاران باید قابلیت سوددهی مورد انتظار نیروگاه های خود را ارزیابی کنند. همان طور که Hobbs (2005) آن را مدل سازی کرد، بازیگران این محاسبه از هشت سال گذشته و آینده را، از سال y-3 تا سال y+4 (y سال کنونی است، زمانی که تصمیمات گرفته می شوند) به عنوان مبنا قرار می دهند. برای سال های y-3 تا y، سودهای حاصل از بازار انرژی مشخص هستند زیرا این سال ها گذشته است یا در حال فرایند و کارکرد می باشند. برای سال های y+1 تا y+3، این سودها نامشخص هستند و می بایست برمبنای تقاضای مورد انتظار و ظرفیت موجود آینده برآورد شوند. بازیگران به طور جزئی می توانند در تقاضای آینده، بر مبنای بار اوج درطی سال کنونی y و میانگین رشد بار اوج مشارکت نمایند. با این حال، آن ها به دلیل انحرافات نرخ رشد اقتصادی و یا انحرافات شرایط قادر به مشارکت در عدم قطعیت ها نمی باشند. علاوه برآن، ظرفیت موجود آینده را می توان به طور دقیق برآورد کرد زیرا سرمایه گذاران می دانند که کارخانه های تحت ساخت یا کدام کارخانه ها در شرف بسته شدن می باشند (چنین تصمیماتی قبلا گرفته شده است و اغلب ازطریق رسانه یا گزارش های منتشر می شود). برای سال y+4، فرض می شود سودها برابر با سودها در طی سال y+3 می باشد. سپس، با توجه به این سودها، سرمایه گذاران مجموعه ای از وزن ها را به سود هر سال نسبت می دهند تا نحوه ارزیابی قابلیت سوددهی آینده را نشان دهند. برای مثال، آن ها تنها می توانند سودها در سال y+4 یا سود هشت سال را درنظر بگیرند. بنابراین، سرمایه گذاران میانگین وزنی این سودها را به منظور ارزیابی قابلیت سوددهی مورد انتظار محاسبه می کنند.
برای مدل سازی تصمیمات بازیگران با توجه به سرمایه گذاری ها و تصمیمات توقف، یک رفتار اقتصادی منطقی مدل سازی می شود، که بازیگران را به تعادل سودهای مورد انتظار آن ها و هزینه های قابل اجتناب آن ها هدایت می کند. چون هزینه های اجتناب پذیر با در نظر گرفتن سرمایه گذاری ها یا تصمیمات توقف مختلف می باشد، تصمیمات نیز متفاوت می شود: برای تصمیمات سرمایه گذاری، هزینه های اجتناب پذیر عبارتند از هزینه های سرمایه گذاری، عملیات و نگهداری، و متغیر؛ برای تصمیمات توقف نیز هزینه های سرمایه گذاری اجباری است و تنها هزینه های عملیات و نگهداری و هزینه های متغیر قابل اجتناب می باشند. در هر دو مورد، چون تابع مورد استفاده برای محاسبه بازده های حاصل از بازار انرژی (شکل 4) قبلا در هزینه های متغیر لحاظ شده است، پس از این این هزینه ها درنظر گرفته نمی شود.
برای تصمیمات سرمایه گذاری، بازیگران سودهای مورد انتظار را درطی طول عمر اقتصادی کارخانه ها با هزینه-های سرمایه گذاری و عملیات و نگهداری مقایسه می کنند. فرض می شود قابلیت سوددهی محاسبه شده قبلی درطی طول عمر اقتصادی ثابت باقی می ماند. سپس ارزش خالص حاضر (NPV) محاسبه می شود. اگر مثبت باشد (سودهای مورد انتظار حداقل هزینه های قابل اجتناب را پوشش داده اند)، سرمایه گذاران تصمیم به افزودن ظرفیت جدید به سیستم می کنند. در غیر این صورت، هیچ تصمیمی به سرمایه گذاری گرفته نمی-شود. همان طور که در متون قبلی این موضوع بررسی شده است، هر چقدر سرمایه گذاران انتظار سود بالاتری را داشته باشند، سرمایه گذاری بیشتری را انجام می دهند. با این حال، سطح اشباع به طور کلی درنظر گرفته می شود تا افزودنی های ظرفیت را محدود کند. چون شرکت کنندگان جذابیت بالایی را برای سرمایه گذاری انتظار دارند، از خطر بالقوه امواج سرمایه گذاری نیز آگاه می باشند. علاوه برآن، وقتی NPV قدری منفی باشد، هنوز هم برخی سرمایه گذاران برای بازیگران با قدرت مالی کم یا هزینه های سرمایه گذاری جذاب می-باشند. برطبق این استدلال، تابع خطی به منظور مدل سازی رابطه بین NPV و تصمیمات سرمایه گذاری (شکل 6) پیشنهاد می شود. این تابع با سه پارامتر تعریف می شود: افزودن به ظرفیت وقتی NPV صفر است؛ حداکثر افزودن به ظرفیت و NPV که درآن این حداکثر افزودن حاصل می شود.

با در نظر گرفتن تصمیمات توقف، هر سال بازیگران با درنظر گرفتن سودهای مورد انتظار و هزینه های عملیات و نگهداری، تصمیم به تداوم عملیات کارخانه های خود یا صرف نظرکردن از آن ها می گیرند (بسته به سن کارخانه). اگر این هزینه ها بیشتر از سودهای مورد انتظار به نظر برسد، آن ها تصمیم به بستن کارخانه های خود می گیرند. در غیر این صورت، کارخانه ها یک سال بیشتر کار می کنند. علاوه برآن، همچنین برای تصمیمات سرمایه گذاری، یک مقدار بیشینه از ظرفیت وجوددارد که هر سال عقب نشینی می شود (بازیگران به طور جزئی از تصمیمات توقف رقبا آگاه هستند و تمامی ظرفیت خود در همان سال را متوقف نمی کنند). در آخر، وقتی سرمایه گذاران تصمیمی را درباره توقف و سرمایه گذاری می گیرند، ظرفیت نصب شده برای سال y+4 قابل تعیین می باشد. سپس، تقاضای سال بعد محاسبه و حلقه تصمیم گیری مجددا شروع می شود.

2.3. بازار ظرفیت
با افزودن بازار انرژی سنتی، بازار جدید برای ظرفیت پیاده سازی می شود (شکل 7). در مدل، بازار ظرفیت متمرکز (مشابه با مورد اجراشده در بریتانیای کبیر) درنظر گرفته می شود. چندین سال پیش، TSO ظرفیت مورد نیاز برای کنترل بار اوج را ارزیابی کرد. سپس، این ظرفیت را از طریق مزایده به اشتراک گذاشت که درآن بازیگران ظرفیت موجود یا جدید را ارائه می دادند. سپس قیمت ظرفیت تعیین شد، که بازده های مکمل برای کارخانه ها را ایجاد می کرد. این قیمت یک نقش مهم ایفا می کند زیرا تصمیمات سرمایه گذاری و توقف را با یکدیگر هماهنگ می کند: اگر کمبود ظرفیت وجود داشته باشد، قیمت ظرفیت افزایش می یابد تا سرمایه گذاری های جدید را جذب کند. در غیر این صورت، کاهش می یابد تا کارخانه های گران را ناچار به بستن یا تعویق سرمایه گذاری ها نماید. بنابراین، باور چنین است که بازار ظرفیت موضوعات سرمایه گذاری در بازار صرفا انرژی را حل می کند.