Optimal electricity production from hydro power plants with storage

Abstract

This paper integrates aspects of depletion and inventory control models to investigate optimal production from hydro-reservoirs. Power stations with storage attempt to transfer electricity production from the high supply (summer) to the high demand (winter) season. This paper is motivated by the Austrian hydrothermal system of power plants and the adverse supply of hydro power. The paper considers two institutional frameworks: A monopoly, which sells electricity to the integrated electricity network; a welfare optimal utilization of electricity from annual hydro storage plants. The electricity supplied from annual storage reservoirs are utilized in both cases to substitute for electricity generated in those (thermal) power plants which produce inefficiently at the offered price. The theoretical framework is empirically applied to Austrian data.

Zusammenfassung

Diese Arbeit analysiert die jährliche optimal Speicherbewirtschaftung für österreichs Elektrizitätswirtschaft, die auf einem hohen Anteil an Wasserkraft und residualer thermischer Erzeugung fußt. Langzeitspeicher, sogenannte Jahresspeicher, ergeben die Möglichkeit, Elektrizität aus dem regenreichen Sommer in den trockenen Winter mit hoher Nachfrage zu transferieren. Eine Integration und entsprechende Adaption von Modellen der Lagerhaltung und Ressourceausbeutung beschreibt die dynamischen und saisonalen Komponenten des Problems. Dabei werden zwei institutionelle Rahmenbedingungen behandelt: ein Monopol und ein wohlfahrtsorientiertes Management verwalten Österreichs (aggregierten) Speichersee. Diese Modelle werden sowohl theoretisch analysiert als auch empirisch auf die österreichische Situation angewandt.