An analysis of mitigating measures for inc-dec gaming in market-based redispatch

Abstract

Markedsbasert rebalansering er et design ment for å belønne tilbydere av fleksibilitet i elektrisitetsmarkeder. Samtidig har designet potensielle svakheter, som sårbarhet for strategisk manipulering. En slik strategi, kalt "increase-decrease gaming", hevdes å fremprovosere overbelastning av strømnettet samt redusere total velferd i systemet. Målet med denne artikkelen er todelt. Først utvikler vi et rammeverk for strømmarkedet med to nivåer og to stadier som representerer "day-ahead"-markedet og rebalanseringsmarkedet. Basert på dette rammeverket bygger vi en "equilibrium problem with equilibrium constraints"-modell (EPEC). Modellen inkluderer en kontinuerlig budregion og løsningsrom, som kan løses for alle nivåer og stadier på en gang. Vi benytter en intuitiv løsningsmetode der konkurrenters bud parametriseres i hver iterasjon av en diagonalisering-algoritme inntil systemet konvergerer. Deretter undersøker vi om "increase-decrease gaming" er en lønnsom strategi for produsenter i markedet. Til sist implementeres foreslåtte tiltak i markedet for å mitigere effekten av slik strategisk atferd. Resultatene tyder på at "increase-decrease gaming" kun er en effektiv strategi når lokal markedsmakt er til stede. Videre finner vi at "increase-decrease gaming" har klare negative konsekvenser for den totale velferden i systemet, men at tiltakene som implementeres evner å mitigere disse konsekvensene. Samtidig medfører implementasjonen av disse tiltakene en avveiing mellom produsentenes, systemoperatørens og kundenes insentiver.

Market-based redispatch (MBR) is a design intended to reward providers of flexibility in electricity markets. However, this design may present shortcomings, such as opening up for strategic manipulation. One such strategy, inc-dec gaming, has been claimed to aggravate congestion and reduce overall welfare in the market. The goal of this paper is two-fold. First, we develop a bi-level two-stage framework of the electricity market with a day-ahead market and a real-time redispatch market. On the basis of this framework, we construct an equilibrium problem with equilibrium constraints (EPEC) model. The model includes a continuous bid region and solution space, which can be solved by taking all levels and stages into consideration at once. We apply an intuitive solution method, parametrizing competitors' bids and utilizing a diagonalization approach until convergence. Second, we test the prevalence of inc-dec gaming, as well as if proposed mitigating measures may help alleviate the potential weaknesses of market-based redispatch. Results suggest that inc-dec gaming is an effective strategy only when local market power is present. When apparent, inc-dec gaming has strong adverse effects, while the introduced measures were able to mitigate these adverse effects. However, implementation of these measures introduces a trade-off between the incentives of the system operator, consumers, and producers.