Peräkkäisten päätösten optimointiongelmat – esimerkkejä energiatalouden alalta

Sähköjärjestelmä on muutoksessa uusiutuvan ja vaihtelevan energiatuotannon lisääntymisen sekä sähkökulutuksen optimointimahdollisuuksien kasvun myötä. Lisäksi energiatuotannon ympäristövaikutuksiin kiinnitetään aiempaa enemmän huomiota. Hannu Huukin väitöstutkimuksessa tarkastellaan, kuinka dynaamisia optimointimenetelmiä voidaan hyödyntää ilmiöiden tutkimuksessa.

Ensimmäinen tutkimus käsittelee sähkömarkkinoiden kysynnänhallintapalvelun dynaamista alustahinnoittelua. Tutkimus keskittyy siihen, miten asiakkaiden mieltymykset vaikuttavat palvelun hinnoitteluun. Tietyissä tapauksissa kysynnänhallintapalvelu on optimaalista lanseerata negatiivisella hinnalla, eli tukien ensimmäisiä asiakkaita rahallisesti, ja myöhemmin asiakaskunnan laajentuessa periä palvelusta maksua.

Toinen tutkimus analysoi, miten hintajoustavan kysynnän osuuden lisääntyminen vaikuttaa sähkömarkkinoiden hintoihin ja päästöihin. Pohjoismaisen sähkömarkkinan simuloinnin tulokset osoittavat, että hintajoustavan kysynnän kasvu vähentää hintojen vaihtelua ja parantaa vaihtelevan uusiutuvan energiatuotannon arvoa järjestelmässä. Joustavuuden lisääminen toimii siten tukevana toimenpiteenä hiilidioksidipäästöjen hinnoittelun rinnalla.

Kolmannessa tutkimuksessa keskitytään vesienhoitotoimien vaikutuksiin vesivoimalaitoksen tuotantopäätökseen ja -tuloihin. Erilaiset virtaamarajoitukset voivat parantaa vesistön ekologista tilaa, mutta samalla ne rajoittavat vesivoimalaitoksen kykyä reagoida sähköjärjestelmän muutoksiin. Tutkimuksessa osoitetaan, että joustavan kulutuksen kasvu, joka vähentää sähköjärjestelmän hintavaihtelua, pienentää vesivoimatuottajan virtaamarajoituksista aiheutuvaa tulonmenetystä.