Sequential decision problems : applications in energy economics
Huuki, Hannu (2024-09-18)
© University of Oulu, 2024. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited. © Oulun yliopisto, 2024. Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202408125333
Kuvaus
Tiivistelmä
This thesis covers three studies on sequential decision-making in energy economics. In such problems, the optimal policy considers the immediate reward associated with an action and the value of the expected state in the following period. Thesis demonstrates how dynamic optimization methods can assist decision-makers in analyzing diverse sequential decision problems in electricity markets.
The first study concentrates on dynamic platform pricing. The positive externality related to an electricity market demand side management (DSM) service is quantified, and the optimal launching pricing decision of the DSM service is demonstrated. The research question explores how unobserved customer preferences affect dynamic platform pricing. The findings illustrate how the probability density function of customer preferences impacts the price sensitivity of platform participation. In the case of the simulated DSM service, the optimal launching price is higher when considering a uniform preference distribution than when considering preferences that follow a normal distribution. These results guide DSM service operators in designing pricing strategies.
The second study quantifies the impact of a higher share of price-responsive demand using a stylized model of the hydropower-dominated Nordic power market. The research question investigates how an increasing share of price-responsive demand affects electricity system prices and emissions. The results of the case study simulations show that an increase in the share of price-responsive demand does not result in a reduction in CO2 emissions. However, a higher share of price-responsive demand results in lower price volatility and increased value for variable renewable energy. Thus, encouraging demand-side flexibility complements CO2 emission pricing.
The third study focuses on the decision-making process of hydropower producers concerning their turbine flow allocation under various environmental flow (EF) regulation scenarios. The research question addresses how reduced electricity price volatility impacts the economic costs associated with EF constraints. The study provides evidence that lower electricity price volatility can reduce the revenue loss from EF constraints. Environmental regulators should thus consider the volatility of electricity market prices when setting EF constraints.
Väitöskirja sisältää kolme tutkimusta peräkkäisten päätösten ongelmista energiatalouden alalla. Tällaisissa ongelmissa optimaalinen strategia ottaa huomioon toimintaan liittyvän välittömän palkkion ja odotetun tilan arvon seuraavalla ajanjaksolla. Työn tavoitteena on havainnollistaa, miten dynaamisten optimointimenetelmien hyödyntäminen auttaa päätöksentekijöitä analysoimaan erilaisia sähkömarkkinoiden tutkimusasetelmia.
Ensimmäinen tutkimus keskittyy dynaamiseen alustahinnoitteluun. Sähkömarkkinoiden kysynnänhallintapalveluun liittyvä positiivinen ulkoisvaikutus kvantifioidaan ja esitellään palvelun optimaalinen hinnoittelu. Tutkimuskysymys on, miten asiakaskunnan havaitsemattomat preferenssit vaikuttavat alustahinnoittelun polkuun. Tulokset havainnollistavat, kuinka preferenssien todennäköisyysjakauma vaikuttaa alustalle osallistumisen hintaherkkyyteen. Simuloidun kysynnänhallintapalvelun tapauksessa optimaalinen lanseeraushinta on korkeampi tasaisen preferenssijakauman tapauksessa verrattuna normaalijakautuneisiin preferensseihin. Tuloksia voidaan hyödyntää kysynnänhallintapalvelun hinnoittelustrategian suunnittelussa.
Toisessa tutkimuksessa tutkitaan hintajoustavan kysynnän osuuden vaikutusta Pohjoismaiden vesivoimavaltaiseen sähkömarkkinaan. Tutkimuskysymys selvittää, miten hintajoustavan kysynnän osuuden kasvu vaikuttaa sähköjärjestelmän hintoihin ja päästöihin. Mallin tulokset osoittavat, että joustavan kysynnän osuuden kasvu ei johda CO2-päästöjen vähenemiseen mallinnetun sähköjärjestelmän tapauksessa. Suurempi joustavan kysynnän osuus vähentää kuitenkin hintojen vaihtelua ja kasvattaa vaihtelevan uusiutuvan energian arvoa. Kysynnän joustavuuden edistäminen toimii siten täydentävänä politiikkana CO2-päästöjen hinnoittelulle.
Kolmas tutkimus keskittyy vesivoimatuottajan turbiinivirtauksen ajoitukseen eri ympäristövirtaamaskenaarioissa. Tutkimuskysymys käsittelee sitä, miten alentunut sähkönhinnan volatiliteetti vaikuttaa ympäristövirtaaman aiheuttamaan tuotantotulon menetykseen. Tutkimuksessa osoitetaan, että sähkömarkkinoiden alhaisempi hintojen vaihtelun taso vähentää vesivoimatuottajan tulonmenetystä ympäristövirtaamarajoituksista. Tulokset näyttävät, että ympäristöviranomaisten tulisi huomioida sähkömarkkinahintojen volatiliteetti ympäristövirtaaman tasoa määritettäessä.
Original papers
-
Huuki, H., & Svento, R. (2020). Unobserved preferences and dynamic platform pricing under positive network externality. NETNOMICS: Economic Research and Electronic Networking, 21(1–3), 37–58. https://doi.org/10.1007/s11066-020-09140-w https://doi.org/10.1007/s11066-020-09140-w
-
Huuki, H., Karhinen, S., Kopsakangas-Savolainen, M., & Svento, R. (2020). Flexible demand and supply as enablers of variable energy integration. Journal of Cleaner Production, 258, 120574. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120574 https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120574
-
Huuki, H., Karhinen, S., Ashraf, F., Torabi Haghighi, A., & Marttila, H. (2020). The economic cost of hydropower environmental constraints under decreasing price volatility. SSRN Electronic Journal, 38(10), 1815–1828. https://doi.org/10.2139/ssrn.3539491 https://doi.org/10.2139/ssrn.3539491
Osajulkaisut
-
Huuki, H., & Svento, R. (2020). Unobserved preferences and dynamic platform pricing under positive network externality. NETNOMICS: Economic Research and Electronic Networking, 21(1–3), 37–58. https://doi.org/10.1007/s11066-020-09140-w https://doi.org/10.1007/s11066-020-09140-w
-
Huuki, H., Karhinen, S., Kopsakangas-Savolainen, M., & Svento, R. (2020). Flexible demand and supply as enablers of variable energy integration. Journal of Cleaner Production, 258, 120574. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120574 https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120574
-
Huuki, H., Karhinen, S., Ashraf, F., Torabi Haghighi, A., & Marttila, H. (2020). The economic cost of hydropower environmental constraints under decreasing price volatility. SSRN Electronic Journal, 38(10), 1815–1828. https://doi.org/10.2139/ssrn.3539491 https://doi.org/10.2139/ssrn.3539491
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [34609]