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Inclusion of renewable energy in electricity markets and its impact on price and energy security

Ríos Ocampo, Juan Pablo (2017) Inclusion of renewable energy in electricity markets and its impact on price and energy security. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín.

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Resumen

There is a need for a reduction in greenhouse gases emissions, with the associated challenges for control and understanding across different stakeholders. In particular, the electricity sector is key to stand against such emissions. The transition from fossil fuel to renewable energies, mainly wind and solar, is being encouraged across the globe as sources of green electricity generation, supported by the agreements achieved in the Kyoto protocol and, recently, in Paris agreement. In recent years, the investment costs of renewable energy have fallen at competitive levels in some cases, which along with different incentives, there is a rise in the renewable installed capacity. The inclusion of these resources in the electricity matrix and the electricity market entails great challenges and uncertainty, because these resources, wind and solar, depend of seasonal weather conditions to generate energy, such as wind and radiation, respectively. Thus, such variation introduces new challenges, would renewable energy variation jeopardise security of supply in electricity markets? In this thesis is developed a behavioural simulation model, based on the System Dynamics methods for a simulation analysis considering alternatives scenarios. Different mixes of renewable sources bring with issues about the generation, as well as the economic dispatch due to the uncertainty associated to intermittence of renewable resources. On the one hand, intermittency requires controlling and monitoring by market operator to guarantee the energy demanded hour by hour since a weather variation can change the merit order dispatch, calling for conventional generator to supply energy missing. On the other hand, a high participation of renewable resources implies a low spot price due to zero variable costs which reduce profitability of conventional firm in short time and closure the firms in the middle term and long term, lowing the capacity margin. All previous have impact in the price stability, generate uncertainty on energy generation and dispatch, and potential strong negative effect in security of supply. In this thesis, a dynamic hypothesis associated to the electricity market -represented by the causality among system variables- is presented. The results pave the way towards better decision-making by authorities in order to solve latencies associated to the system, Resumen: Prevenir el cambio climático debido a las altas emisiones de gases de efecto invernadero ha demandado un mayor control y entendimiento de la problemática por parte de los gobiernos y las instituciones a nivel mundial. En particular, el sector eléctrico es clave para enfrentar las emisiones. La transición energética de los combustibles fósiles a las energías renovables, principalmente la eólica y la solar, está siendo promovido a través del mundo como fuentes de generación de electricidad verde, soportado por el protocolo de Kioto y, recientemente, por el acuerdo de Paris. En los últimos años, los costos de inversión de las energías renovables han caído a niveles competitivos en algunos casos, lo que, junto con diferentes incentivos, ha generado un aumento de la capacidad instalada renovable. La inclusión de estos recursos en la matriz eléctrica y en el mercado eléctrico conlleva grandes desafíos e incertidumbres, ya que estos recursos, eólica y solar, dependen de las condiciones climáticas estacionales para generar energía, como el viento y la radiación, respectivamente. Diferentes mezclas de fuentes renovables traen consigo problemas en la generación, así como en el despacho económico debido a la incertidumbre asociada a la intermitencia de recursos renovables. Por un lado, la intermitencia requiere control y monitoreo por parte del operador del mercado para garantizar la energía demandada hora por hora, ya que una variación climática puede cambiar el despacho de órdenes de mérito, llamando al generador convencional a suministrar falta de energía. Por otro lado, una alta participación de recursos renovables implica un bajo precio spot debido a costos variables cero que reducen la rentabilidad de la firma convencional en el corto plazo y el cierre de las empresas a medio y largo plazo, disminuyendo el margen de capacidad. Lo anterior tiene impacto en la estabilidad de precios, introduce incertidumbre sobre la generación y el despacho de energía, y un efecto negativo en la seguridad del suministro. Resumen: En esta tesis se presenta una hipótesis dinámica asociada al mercado de la electricidad -presentada por la causalidad entre las variables del sistema. Los resultados preparan el camino hacia una mejor toma de decisiones por parte de las autoridades con el fin de resolver las latencias asociadas al sistema.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Arango Aramburo, Santiago and Larsen, Erik Reimer
Información adicional:Research line: Operations Research
Palabras clave:Renewable resources, Day-ahead electricity market, Energy security, Electricity price., System Dynamics
Temática:0 Generalidades / Computer science, information & general works
3 Ciencias sociales / Social sciences
3 Ciencias sociales / Social sciences > 33 Economía / Economics
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering
Unidad administrativa:Sede Medellín > Facultad de Minas > Escuela de Sistemas > Ingeniería de Sistemas e Informática
Código ID:57450
Enviado por : Juan Pablo Ríos Ocampo
Enviado el día :16 Junio 2017 18:54
Ultima modificación:02 Oct 2017 14:49
Ultima modificación:02 Oct 2017 14:49
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