Impact of the 15-Minute Imbalance Settlement Period and Electricity Storage on an Independent Wind Power Producer

Thumbnail Image

Files

master_Jaakamo_Noora_2020.pdf (2.64 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2020-01-20

Department

Major/Subject

Sustainable Energy Systems and Markets

Mcode

ELEC3048

Degree programme

Master's Programme in Advanced Energy Solutions

Language

en

Pages

68 + 9

Series

Abstract

The popularity of intermittent renewable energy sources and electricity storages is increasing. As a response to increasing intermittent renewable energy generation, the Finnish transmission system operator Fingrid plans to introduce a 15-minute imbalance settlement period and several other changes on the Finnish electricity market in the near future. The goal of this thesis is to study the effect of the 15-minute imbalance settlement period together with other market changes and the profitability of electricity storage from the viewpoint of an independent wind power producer. The study is performed by analysing the day-ahead, intraday and balancing power markets in Germany and Finland. Also, Finnish FCR-N markets, wind power production and forecast data and production data from some Finnish wind turbines is investigated. The main findings are that balancing costs of Finnish wind power production are currently low, however, in the near future the 15-minute imbalance settlement period will encourage power producers to shift from paying balancing fees to participating actively on the intraday markets. The intraday markets will likely have a particular shape in which the first and last quarter have the highest and lowest prices and highest volumes, and the pricing will likely be unfavourable for a wind power producer. However, intraday prices could be, to some extent, predictable from day-ahead prices. Another main finding is that the current amount of wind power decreases electricity market prices only slightly, but the risk of price cannibalization might increase in the future. Wind power production in Finland seems geographically heterogeneous and the risk of cannibalization can be affected by an appropriate distribution of wind farms. The last main finding is that an electricity storage is profitable on the current hourly FCR-N market if charged occasionally with excess wind power resulting from erroneous wind power forecasts. The profitability of an electricity storage increases for a wind power producer in the next few years when the 15-minute imbalance settlement period is implemented and the share of wind power in the Finnish power system increases.

Vaihtelevat uusiutuvat energianlähteet ja sähkövarastot kasvattavat suosiotaan. Vastatoimena lisääntyville uusiutuville energianlähteille Suomen kantaverkkoyhtiö Fingrid suunnittelee viidentoista minuutin taseselvitysjakson eli varttitaseen ja monen muun uudistuksen käyttöönottoa sähkömarkkinoilla lähitulevaisuudessa. Tämän työn tavoitteena on tutkia varttitaseen ja muiden sähkömarkkinauudistusten vaikutusta sekä sähkövaraston taloudellista kannattavuutta itsenäisen tuulivoimatuottajan näkökulmasta. Tutkimus toteutetaan tarkastelemalla vuorokausi-, päivänsisäisiä ja säätösähkömarkkinoita Saksassa ja Suomessa. Lisäksi Suomen FCR-N markkinoita, tuulivoiman tuotantoa ja tuotantoennustetta sekä yksittäisten suomalaisten tuulivoimaloiden tuotantodataa tutkitaan. Tutkimustulokset viittaavat siihen, että tällä hetkellä tuulivoiman tasevirheestä maksaminen on edullista, mutta lähitulevaisuudessa varttitase tulee rohkaisemaan voimantuottajia siirtymään tasevirheiden maksamisesta kaupankäyntiin päivänsisäisillä markkinoilla. Päivänsisäisillä markkinoilla tulee mahdollisesti olemaan muoto, jossa kunkin tunnin ensimmäisellä ja viimeisellä vartilla tulee olemaan korkeimmat ja alhaisimmat hinnat, ja tämä muoto tulee todennäköisesti olemaan epäsuotuisa tuulivoiman tuottajalle. Päivänsisäisten markkinoiden hinnat tulevat kuitenkin mahdollisesti olemaan jokseenkin ennustettavissa vuorokausimarkkinahinnoista. Tutkimustulokset indikoivat, että nykyinen tuulivoiman tuotannon määrä laskee vain hivenen sähkömarkkinahintoja, mutta tulevaisuudessa on riski kannibalisaatiolle. Tuulivoiman tuotanto vaikuttaa Suomessa kuitenkin maantieteellisesti heterogeeniseltä ja kannibalisaation riskiin voidaan vaikuttaa tuulivoimaloiden asianmukaisella hajauttamisella. Viimeinen tutkimustulos osoittaa, että sähkövarasto on kannattava nykyisillä FCR-N tuntimarkkinoilla, jos sitä ladataan silloin tällöin virheellisen tuulivoimaennusteen aiheuttamalla ylimääräisellä tuulivoimalla. Sähkövaraston hyöty tuulivoiman tuottajalle kasvaa lähivuosina varttitaseen käyttöönoton ja Suomen tuulivoimatuotannon kasvun johdosta.

Description

Supervisor

Syri, Sanna

Thesis advisor

Sund, Petter

Keywords

15-minute imbalance settlement period, electricity markets, wind power, renewable energy, electricity storages

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202001261840

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC