Disputation inom system- och operationsanalys, M.Sc. Nikita Belyak

Avhandlingens titel: Modelling and solution methods for renewables-driven energy markets

Doktorand: Nikita Belyak
Opponent: Prof. Carlos Henggeler Antunes, Universidade de Coimbra, Portugal
Kustos: Prof. Fabricio Oliveira, Aalto-universitetets högskola för teknikvetenskaper, institutionen för matematik och systemanalys

På grund av klimatförändringen har många länder ägnat särskild uppmärksamhet åt en hållbar övergång till koldioxidneutrala energisystem. Det finns många pågående undersökningar om olika strategier för att minska koldioxidutsläppen, bland annat genom att vidareutveckla befintliga produktionstekniker och föreslå nya tekniker för, t.ex. avskiljning och lagring av koldioxid. Ett ofta använt verktyg för att förstå den potentiella lösningens inverkan på ekonomiska och sociala aspekter är energisystemmodellering. Energisystemmodellering består huvudsakligen av två viktiga delar: i) att formulera en modell och ii) att lösa modellen. Att formulera modellen innebär att definiera en uppsättning matematiska relationer som representerar det verklighetsbaserade problemet. Att lösa den matematiska modellen innebär att tillämpa en lösningsalgoritm för att matematiskt härleda den optimala lösningen för problemet. 

Trots att energimodelleringsverktyg används i många tillämpningar har de kritiserats för att ge bristfällig information till beslutsfattarna. Bland annat kan man lyfta fram två viktiga kritikpunkter: i) ett stort antal förenklingar görs vanligtvis vid modellering av verklighetsbaserade energisystem och ii) få försök beaktar flera aktörer i ett energisystem (t.ex. systemansvariga för överföringssystem och produktionsbolag) inom ramen för en enda energimodell. 

Denna avhandling har som mål att bemöta båda ovannämnda kritikpunkter. För det första handlar det om i vilken utsträckning systemansvariga för överföringssystem kan påverka de privata produktionsbolagens beslut när det gäller utbyggnaden av konventionell och förnybar (dvs. grön) produktionsinfrastruktur. Den matematiska modellen som föreslås i avhandlingen beaktar därför transmissionsnätsoperatörer, produktionsbolag och nationell politik avseende koldioxidskatt och incitament för förnybar produktion i en distinkt energimodell. Dessutom föreslår denna avhandling en lösningsalgoritm som kan tillämpas för att lösa den ovan nämnda energimodellen samt matematiska modeller inom andra ämnesområden som har liknande struktur. Lösningsmetoden gör det möjligt att lösa den matematiska modellen även i fall där modellen noggrant representerar storskaliga och komplexa energisystem i detalj, dvs. man antar inte ett betydande antal förenklingar när man formulerar modellen.

Avhandlingen är offentligt tillgänglig i elektronisk form 10 dagar före disputationen: https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Kontaktinformation:

Doktorsavhandlingar vid Aalto-universitetets högskola för teknikvetenskaper: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/52