 |
Energetikai hálózatok és rendszerek játékelméleti modellezése és mechanizmustervezése
|
súgó 
nyomtatás 
|
Ezen az oldalon az NKFI Elektronikus Pályázatkezelő Rendszerében nyilvánosságra hozott projektjeit tekintheti meg.
vissza »
|
| |
Projekt adatai |
|
|
| azonosító |
123900 |
| típus |
PD |
| Vezető kutató |
Csercsik Dávid |
| magyar cím |
Energetikai hálózatok és rendszerek játékelméleti modellezése és mechanizmustervezése |
| Angol cím |
Game-theoretic modelling and mechanism design of energetic networks and systems |
| magyar kulcsszavak |
kooperatív játékelmélet, energetikai rendszerek, mechanizmus tervezés, elektromos energia piacok, kooptimalizáció, gázhálózatok |
| angol kulcsszavak |
cooperaive game theory, energetic systems, mechanism design, electric power markets, co-optimization, natural gas networks |
| megadott besorolás |
| Informatika (Műszaki és Természettudományok Kollégiuma) | 75 % | | Ortelius tudományág: Informatika | | Közgazdaságtudomány (Bölcsészet- és Társadalomtudományok Kollégiuma) | 25 % | | Ortelius tudományág: Közgazdaságtan |
|
| zsűri |
Informatikai–Villamosmérnöki |
| Kutatóhely |
Információs Technológiai és Bionikai Kar (Pázmány Péter Katolikus Egyetem) |
| projekt kezdete |
2017-12-01 |
| projekt vége |
2020-12-31 |
| aktuális összeg (MFt) |
15.219 |
| FTE (kutatóév egyenérték) |
2.11 |
| állapot |
lezárult projekt |
magyar összefoglaló A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Az energetikai hálózatok és rendszerek minden ország esetében kiemelt gazdasági és társadalmi jelentőséggel bírnak. A piaci folyamatokat érintő változások, például a liberalizációs folyamatok, illetve olyan technológiai változások mint a megújuló energiaforrások növekvő integrációja, új kihívások elé állítják ezen rendszerek tervezőit és üzemeltetőit. Jelen kutatási projekt első fő célja olyan modellek szintézise, melyek eme rendszerek fizikai aspektusainak figyelembe vétele mellett alkalmasak a piaci mechanizmusok és alkupozíciók játékelméleti megközelítésű vizsgálatára is. A kutatási projekt további célja olyan lehetséges piaci mechanizmusok kifejlesztése, melyek egyrészt hozzájárulhatnak az újonnan felmerülő kihívások megfelelő kezeléséhez, másrészt hatékonyan használják ki a modern számítási architektúrák által nyújtott lehetőségeket.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
1. Hogyan tudunk újfajta villamosenergia piaci ko-optimalizációs mechanizmusokat, aukciókat és hozzájuk kapcsolódó optimalizációs algoritmusokat fejleszteni a tartalékok hatékony allokációjának és a piacok integrációjának érdekében?
Kiinduló hipotézis: A villamos erőművi termelési tartományok dekompozíciójával és szakaszonkénti közelítésével, az időtartomány többszintű bontásával és diszkrét illetve folytonos reprezentációk és megközelítések kombinációinak megfelelő használatával olyan keretrendszer fejleszthető, mely alkalmas az energiatermelés és a rendszer szintű tartalékok hatékony és gazdaságos allokációjára.
2. Hogyan tudunk olyan kooperatív játékelmélet alapú modellt készíteni, mely a gázpiaci szereplők hálózati pozícióját is figyelembe véve jellemzi piaci alkuerejüket, valamint megbecsüli a lehetséges új projektek hatását a piaci viszonyokra?
Kiinduló hipotézis: A partíciós függvény formájú játékok alkalmasak lehetnek gázhálózati piacok alkupozícióinak jellemzésére, úgy hogy a modell a transzferprofitokat is explicit módon figyelembe vegye.
3. Hogyan tudunk az Eurázsiai gázhálózatot leíró ellátásbiztonsági modellt fejleszteni, mely figyelembe veszi a gáztároló kapacitásokat is?
Kiinduló hipotézis: Az irodalomban eddig leírt modellek továbbfejlesztésével, illetve a kooperatív játékelmélet eszközeivel választ tudunk adni arra a problémára hogy hogyan használhatóak a gáztározók adott kockázati környezetben optimálisan nem kooperatív illetve kooperatív esetben (nemzetközi megállapodások esetén).
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A kifejlesztésre kerülő módszerek a villamosenergia piacok új mechanizmusait alapozhatják meg, melyek hozzájárulhatnak a villamosenergia rendszer megbízhatóbb és gazdaságosabb működéséhez a technológiai változások által befolyásolt környezetben.
A gázhálózatok modellezésével kapcsolatos eredmények potenciálisan olyan döntéstámogató eszköz kifejlesztéséhez vezethetnek, mely szerepet játszhat nemzetközi gázhálózati projektek nemzeti szempontú értékelésében, mind piaci alkupozíció, mind ellátásbiztonsági szempontból.
A hazai versenytársak tekintetében, A BME Villamos Energetikai Tanszékén Raisz Dávid és kutatócsoportja (Divényi Dániel, Sőrés Péter Márk, Sleisz Ádám, Polgári Beáta) foglalkoznak villamosenergia piacokkal, többek közt kooptimalizált modellekkel is. A pályázó kapcsolatban áll a csoporttal, potenciális együttműködés lehetősége is felvetődött már. Míg a BME Villamos Energetikai Tanszékén működő kutatócsoport rendkívül tapasztalt a gyakorlati alkalmazások és ipari együttműködések terén, jelen pályázat inkább elméleti, alapkutatási jellegű, publikáció-orientáltabb, erős játékelméleti háttérrel, és együttműködésekkel. Jelen pályázat a BME kutatócsoport kutatásainak komplementereként fogható fel. A pályázó a PPKE ITK-n továbbá hozzáfér modern számítási architektúrákhoz, és számos együttműködése van a párhuzamos programozás nemzetközileg elismert szakértőivel a karon (pl. Reguly István).
Nemzetközi versenytársak tekintetében a gázhálózatok kooperatív játékelméleti modellezés kapcsán megemlítendő pl. Onur Cobanli munkássága (Humboldt-Universität, Berlin), melyben gázhálózati csomópontok alkupozícióit írja le karakterisztikus függvény formájú játékokkal. Jelen pályázat ezzel szemben a partíciós függvény formájú megközelítést használja, mely alkalmas az externáliák figyelembevételére is.
Az integrált villamosenergia piaci mechanizmustervezésben említhető pl Nima Amjady, akinek a sztochasztikus megközelítésével szemben a jelen pályázat determinisztikus módszereket használ.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
Az energetikai rendszerek olcsó és megbízható működéséhez egyrészt szükséges a rendelkezésre álló erőforrások hatékony kihasználása, másrészt hatékony piaci mechanizmusok tervezése. Korunkban a zöld energia előretörésével, valamint a piaci liberalizációs folyamatokkal jelentős változásokon megy keresztül az energetikai szektor. Egyfelől szükség van olyan új komplex piaci mechanizmusok fejlesztésére, melyek a rendszerek hatékony és megbízható működését biztosítják az új körülmények közt is, másrészről - mivel a legjelentősebb (pl gáz, villamos energia) energetikai rendszerek kiemelt jelentőségű részei a hálózatok - olyan prediktív modellekre, melyek a hálózatban elfoglalt pozíció illetve betöltött szerep alapján tudják jellemezni a szereplők piaci erejét és befolyását, így többek közt hozzásegíthetik az elemzőket a potenciális projektek megtérülésével kapcsolatban tett hatékonyabb becslésekhez.
| angol összefoglaló Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Energetic networks and systems are considered of great importance in every country regarding economic and social context as well.
Changes in market structures and processes, as liberalization, and new technological trends like increasing penetration of renewable sources imply new challenges to the designers and operators of these systems. The first main aim of the current research project is the synthesis of such models, which in addition to the consideration of the physical aspects of these systems, are capable of game-theoretic approach and analysis of market mechanisms and bargaining power. Further aim of the research project is to develop such possible market mechanisms, which on the one hand may contribute to the appropriate solution of the recently emerged issues and challenges, and on the other hand they efficiently utilize the computing power of modern parallel architectures.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
1. How novel, integrated power market mechanisms, auction frameworks and connected optimization tools for the co-allocation of power and reserves may be developed to efficiently allocate reserves and enhance the integration of markets?
Hypothesis: The decomposition and piecewise approximation of generation characteristics, the definition of multi-level time frames and the appropriate combination of discrete and continuous approaches may allow us to develop a novel framework capable of efficient and economic allocation of power generation and system level resources.
2. How can we develop a cooperative game-theory based model, which describes the bargaining power of the players of the gas market based on their position in the natural gas network, and estimates the effect of potential projects on this market power.
Hypothesis: partition function form games may be an appropriate tool to describe the bargaining power of the players of networked gas markets, considering transfer profits and externalities as well.
3. How a supply security model of the Eurasian natural gas networks may be developed, which accounts for gas reservoirs as well?
Hypothesis: With the generalization and developement of models published so far in the literature, and with the application of the tools of game theory, we may able to give an estimate for the optimal utilization of gas reservoirs in competitive or cooperative environment (assuming international contracts regarding action plans in the case of pipeline failures).
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
The methods to be developed may contribute to the synthesis of new auction and market clearing mechanisms of the power and reserve markets, potentially enhancing the more economic and reliable operation of nationwide and international scale power systems in the current changing environment affected by new technological and economical trends.
Results corresponding to the modelling of gas networks may contribute to the developement of a decision support tool, useful in the evaluation of international gas-network projects both in the aspects of market power and supply security.
Regarding potential competitors in Hungary, the interests of the research group of David Raisz at the Department of Electric Power at the Budapest University of Technology and Economics (Dániel Divényi, Péter Márk Sőrés, Ádám Sleisz, Beáta Polgári) include the topic of electric power markets and cooptimalization. The PI is in contact with the group, possible topics of cooperation have already been discussed. While the research group at the Department of Electric Power at the Budapest University of Technology and Economics has a very strong background regarding practical applications and industrial cooperations, the current proposal is rather of a nature of basic research and is more publication-oriented, with a strong background of game theory. This way it may be regarded as a complementary project compared to the topics of the group of David Raisz. The PI at the PPKE ITK has further access to modern parallel computing architectures, and has cooperations with researchers of international reputation of the field of parallel computing (eg. István Reguly) at the faculy.
Regarding international competitors in the field of modelling of gas networks via cooperative game theory, the works of Onur Cobanli (Humboldt-Universität, Berlin) may be mentioned, in which characteristic function form games are used to analzye market power of nodes in a gas network. The current research project in contrast proposes the application of partition function form games to make the description of externalities possible.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
To ensure the economic and reliable operation of energetic systems, on the one hand the efficient utilization of resources and on the other hand the application of appropriate market mechanisms is needed. In present times the increasing penetration of green energies and liberalization processes imply significant changes in the power sector. In this changing environment, on the one hand the developement of novel market mechanisms is needed which ensure the reliable operation of the system. On the other hand, since network are essential part of energetic systems, predictive models are required to characterize market power of participants based on their position in the network, and to give more accurate estimates about the profitability and possible effects of potential network projects.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
