Utilization of a Power market Simulator in Power Adequacy Assessment

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2016-05-09
Department
Major/Subject
Sähköjärjestelmät
Mcode
S3015
Degree programme
EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka (TS2005)
Language
en
Pages
77+8
Series
Abstract
Finland is dependent on the electricity import capacity of the neighboring countries during peak demand hours. In addition, a significant amount of condensing power has been dismantled within the Baltic Sea market area during the recent years. The changes raise a question if the current power system is capable to cover the need for electricity at all times both now and in the future. This thesis proposes a probabilistic power adequacy analysis method for the assessment of the Baltic Sea market area based on the use of a power market simulator and Monte Carlo simulation. The method takes stochastically wind power, hydro inflows, demand, CHP and outages of both power plants and interconnectors during each hour of the year into account. As a part of this thesis, a stochastic outage generation tool was introduced which models outages according to a lognormal distribution function. In the thesis, the applicability of the proposed method was evaluated by assessing the power adequacy of Finland with two case studies which showed that the method produces sensible results. According to the results, the power adequacy of Finland decreases during the years 2012–2023 resulting from decreasing thermal capacity of Finland and its neighboring countries. The second study showed that 800 MW reinforcement on the interconnector capacity between North Sweden and Finland would significantly improve the power adequacy level of Finland. This thesis concludes that the method can be used as a tool for long-term power system adequacy analysis in various applications.

Suomi ei ole teho-omavarainen huippukulutustunteina, jolloin se tarvitsee tuontisähköä naapurimaista. Sen lisäksi Itämeren alueen sähköjärjestelmästä on poistunut huomattavasti lauhdekapasiteettia viime vuosina. Suuret muutokset sähköjärjestelmässä herättävät kysymyksen, riittääkö sähköä kattamaan kulutusta jokaisena vuoden tuntina nyt ja tulevaisuudessa. Tässä diplomityössä kehitettiin todennäköisyyspohjainen menetelmä Itämeren alueen sähkötehon riittävyyden analysoimiseksi. Menetelmä perustuu sähkömarkkinamallin käyttöön ja Monte Carlo -simulaatioon, joka käsittelee stokastisesti tuulivoimaa, vesivoimaa, kulutusta, kaukolämmön sähköntuotantoa sekä voimalaitosten ja siirtoyhteyksien vikaantumisia jokaisena vuoden tuntina. Työssä luotiin myös uusi työkalu, joka mallintaa vikaantumisia logaritmisen todennäköisyysjakauman avulla. Työssä arvioitiin menetelmän soveltuvuutta Itämeren alueen sähkömarkkinoiden analysointiin kahdella eri sovellutuksella, joiden tuloksien mukaan menetelmä toimii järkevästi. Tuloksien mukaan Suomen sähkötehon riittävyys heikkenee tarkastellun ajanjakson aikana 2012–2023 lämpövoimakapasiteetin supistuessa. Toisen sovellutuksen mukaan Suomen ja Ruotsin välisen rajasiirtokapasiteetin nostaminen 800 MW:lla parantaisi Suomen sähkötehon riittävyyttä huomattavasti. Työn yhteenvedossa todetaan, että menetelmä soveltuu työkaluksi voimajärjestelmän pitkän tähtäimen suunnittelussa.
Description
Supervisor
Lehtonen, Matti
Thesis advisor
Kuusi, Risto
Keywords
adequacy, power market simulator, Monte Carlo, stochastic fault modeling, Baltic Sea electricity markets
Other note
Citation