A novel pricing scheme for virtual communities towards energy Efficiency

Mamounakis, Ioannis; Efthymiopoulos, Nikolaos; Τσαούσογλου, Γεώργιος; Vergados, Dimitrios J.; Makris, Prodromos; Varvarigos, Emmanouel

doi:10.1109/energycon.2018.8398843

Cited by 4 publications

(2 citation statements)

References 16 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…In the context of SOCIALENERGY [6,7], we focus on the development of innovative business models for ESPs and their automated and optimal operation through an ICT platform [8]. In our previous work, we exploit communities of end users and their social interaction [9,10] in order to trigger behavioral changes in energy consumption. Incentivized from all the above and by evolving the logic and the architecture of the recent pricing schemes found in the literature, this paper presents: 1) A novel pricing scheme architecture, referred to as flexibility real-time pricing (FRTP), which allows progressive ESPs to simultaneously participate in multiple energy markets e.g.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A pricing scheme for electric utility's participation in day-ahead and real-time flexibility energy markets

Mamounakis

Efthymiopoulos

Vergados

et al. 2019

J. Mod. Power Syst. Clean Energy

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Liberalized electricity markets, smart grids and high penetration of renewable energy sources (RESs) led to the development of novel markets, whose objective is the harmonization between production and demand, usually noted as real time of flexibility markets. This necessitates the development of novel pricing schemes able to allow energy service providers (ESPs) to maximize their aggregated profits from the traditional markets (trading between wholesale/day-ahead and retail markets) and the innovative flexibility markets. In the same time, ESPs have to offer their end users (consumers) competitive (low cost) energy services. In this context, novel pricing schemes must act, among others, as automated demand side management (DSM) techniques that are able to trigger the desired behavioral changes according to the flexibility market prices in energy consumption curves (ECCs) of the consumers. Energy pricing schemes proposed so far, e.g. realtime pricing, interact in an efficient way with wholesale market. But they do not provide strong enough financial incentives to consumers to modify their energy consumption habits towards energy cost curtailment. Thus, they do not interact efficiently with flexibility markets. Therefore, we develop a flexibility real-time pricing (FRTP) scheme, which offers a dynamically adjustable level of financial incentives to participating users by fairly rewarding the ones that make desirable behavioral changes in their ECCs. Performance evaluation results demonstrate that the proposed FRTP is able to offer a 15%-30% more attractive trade-off between the stacked profits of ESPs, i.e. the sum of the profits from retail and flexibility markets, and the satisfaction of the consumers.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A pricing scheme for electric utility's participation in day-ahead and real-time flexibility energy markets

Mamounakis

Efthymiopoulos

Vergados

et al. 2019

J. Mod. Power Syst. Clean Energy

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…A market-clearing pricing approach brings the system to competitive equilibrium via an iterative best-response process, and the final allocation maximizes the social welfare. However, as described above, in many use cases (such as emerging local energy communities [MAKR18], [MAMO18] islanded micro-grids, etc) the price-taking assumption no longer holds and the efficiency of these mechanisms is compromised [JOHA05]. In mechanism design terms, the mechanisms of the first two categories are not incentive compatible, because a strategic user can benefit by manipulating his/her responses.…”

Section: Related Workmentioning

confidence: 99%

Demand side management in smart electricity networks

Τσαούσογλου¹

View full text Add to dashboard Cite

Η Διδακτορική Διατριβή του Γεωργίου Τσαούσογλου έχει τίτλο «Διαχείριση Ζήτησης σε Έξυπνα Δίκτυα Ενέργειας: Αλγοριθμικές, Οικονομικές και Παιγνιοθεωρητικές πτυχές της ενεργού συμμετοχής των χρηστών», με επιβλέποντα τον καθηγητή Εμμανουήλ Βαρβαρίγο. Η βασική συνεισφορά της διατριβής αφορά την αντιμετώπιση προβλημάτων στρατηγικής συμπεριφοράς από μεμονωμένους ευφυείς πράκτορες και το σχεδιασμό μηχανισμών που επιτυγχάνουν τον αποδοτικό συντονισμό πολλών πρακτόρων. Στη συνέχεια ακολουθεί ανάλυση της δομής της Διδακτορικής Διατριβής.Στο πρώτο εισαγωγικό κεφάλαιο παρουσιάζονται οι σύγχρονες κατευθύνσεις των Έξυπνων Δικτύων Ενέργειας και περιγράφονται οι ανάγκες και οι στόχοι των τεχνικών Διαχείρισης Ζήτησης. Περιγράφεται επίσης η Αρχιτεκτονική ενός επικοινωνιακού δικτύου που περιλαμβάνει έξυπνες συσκευές, έξυπνους μετρητές και συστήματα διαχείρισης αποφάσεων για οικιακά συστήματα ενέργειας. Τέλος, επισημαίνεται το πρόβλημα της στρατηγικής συμπεριφοράς ευφυών πρακτόρων και παρουσιάζεται μια εισαγωγή στη θεωρία σχεδιασμού μηχανισμών στο πλαίσιο της οποίας μοντελοποιούνται και αντιμετωπλιζονται τέτοιου είδους προβλήματα. Το δεύτερο κεφάλαιο της διατριβής ασχολείται με μηχανισμούς διαχείρισης ζήτησης σε πραγματικό χρόνο. Παρουσιάζονται τα μοντέλα που περιγράφουν ένα τέτοιο σύστημα καθώς και οι επιθυμητές ιδιότητες ενός μηχανισμού διαχείρισης ζήτησης. Αυτές αφορούν στην αποδοτικότητα, ασφάλεια απέναντι σε στρατηγικούς παίκτες, ταχύτητα σύγκλισης σε ισορροπία και διατήρησης της ασφάλειας των προσωπικών δεδομένων των χρηστών. Στη συνέχεια προτείνεται ο μηχανισμός «Modified Clinching Auction» ο οποίος είναι ο πρώτος στη βιβλιογραφία των συστημάτων διαχείρισης ζήτησης που επιτυγχάνει βέλτιστη ικανοποίηση των τεσσάρων επιθυμητών ιδιοτήτων που περιγράφηκαν. Οι ιδιότητες του μηχανισμού αποδεικνύονται θεωρητικά ενώ παρουσιάζονται και αποτελέσματα που προέκυψαν από προσομοιώσεις σε περιβάλλον Matlab, τα οποία επιβεβαιώνουν τα θεωρητικά αποτελέσματα. Στο δεύτερο μέρος του δευτέρου κεφαλαίου γίνεται εκτενής αναφορά στο ζήτημα της δίκαιης κατανομής των υπηρεσιών ανά τους συμμετέχοντες πράκτορες. Περιγράφεται η μέχρι τώρα βιβλιογραφία και προτείνεται ένας νέος αλγόριθμος τιμολόγησης υπηρεσιών διαχείρισης ζήτησης. Παρουσιάζεται η απόδειξη σύγκλισης του αλγορίθμου στην ισορροπία Nash και μελετώνται οι ιδιότητες του σημείου ισορροπίας. Τέλος, ο αλγόριθμος υλοποιείται σε περιβάλλον Matlab, και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα προσομοιώσεων που αφορούν στο δείκτη της δίκαιης τιμολόγησης υπηρεσιών και δείχνουν τη σημαντική βελτίωση που πετυχαίνει σε σχέση με τη βιβλιογραφία Στο τρίτο κεφάλαιο της διατριβής μελετάται η περίπτωση χρονοπρογραμματισμού φορτίων από την προηγούμενη ημέρα μέσω δυναμικής τιμολόγησης. Παρουσιάζονται οι συνήθεις μέθοδοι της βιβλιογραφίας και εντοπίζεται το πρόβλημα της ικανοποίησης καθολικών περιορισμών χωρίς να παραβιάζεται η ιδιότητα της οικονομικής ισορροπίας του συστήματος. Στη συνέχεια, σχεδιάζεται ένας νέος μηχανισμός και αποδεικνύεται η σύγκλισή του σε ισορροπία Nash μέσω της τεχνικής των παιγνίων δυναμικού (potential games). Αποδεικνύονται επίσης ιδιότητες του μηχανισμού που αφορούν στην οικονομική ισορροπία του συστήματος. Ο μηχανισμός ολοκληρώνεται από έναν αλγόριθμο simulated annealing που βρίσκει τη βέλτιστη τιμή παραμέτρων του μηχανισμού έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η ικανοποίηση των καθολικών περιορισμών. Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα προσομοιώσεων που έγιναν σε περιβάλλον Matlab και επιβεβαιώνουν τις παραπάνω ιδιότητες. Στο δεύτερο μέρος του κεφαλαίου περιγράφεται το πρόβλημα της εξασφάλισης της υλοποίησης των συμφωνηθέντων υπηρεσιών κατά το χρόνο εκτέλεσης. Πιο συγκεκριμένα, σχεδιάζεται μία πολιτική τιμολόγησης που αποτρέπει τους χρήστες από το να παρεκκλίνουν από τον προγραμματισμό του σημείου ισορροπίας. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της πολιτικής στη συμπεριφορά των ευφυών πρακτόρων και μελετώνται για διάφορες τιμές των παραμέτρων της πολιτικής. Οι προσομοιώσεις έγιναν σε περιβάλλον Python. Στο τέταρτο και τελευταίο κεφάλαιο, συνοψίζονται οι συνεισφορές της διατριβής και προτείνονται κατευθύνσεις για περαιτέρω έρευνα και προέκτασή της.

show abstract