aalto1 untyped-item.component.html
A linear programming approach to estimate hydropower supply in the Nordic electricity market
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Science |
Master's thesis
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
Major/Subject
Mcode
Mat-2
Degree programme
Language
en
Pages
57
Series
Abstract
Market analysis is important for electricity companies operating in the deregulated electricity markets. Companies need to optimise their production under price uncertainty. Accurate forecasts for the electricity price improve the ability to allocate hydropower production to the highest prices. Additionally, accurate price forecasts help with the timing of hedging of the electricity production. Since a large share of electricity in the Nordic countries is produced by hydropower, it is vital for accurate market analysis to be able to estimate hydropower supply.
The changes in the fundamentals impacting the price of electricity, like inflows and price of thermal production need to be taken into account quickly. The available long-term market analysis model is inefficient in this. This thesis presents a robust and quick method to estimate hydropower supply curves for a two to three months horizon. Where running the long-term model requires several days, the model developed here can be run in one hour. The estimated supply curves can further be used in a price forecasting model.
The model is based on the assumption that hydropower producers apply hydropower scheduling models similar to those widely presented in literature. Then it should be possible to estimate aggregated hydropower supply curves for the Nordic market by applying a similar approach for the whole area. The main challenge is the limited availability of public hydrological and electricity production data. The model uses results (e.g. marginal water values) from the long-term market analysis model.
The model is tested with several inputs to verify its response. In this thesis the impacts of inflow, a priori price forecast and the length of hydropower production allocation period are tested. Since the real hydropower supply curves are not available, the model dynamics is tested by estimating hydropower supply curves with different inputs, calculating the system prices of electricity with the estimated hydropower supply curves and comparing the prices with each other.
The results are satisfactory: the model response to different inputs is inline with the a priori knowledge. That is indicating that the approach is suitable for hydropower supply curve estimation. One drawback is the close connection to the long-term market analysis model. All other inputs except the marginal water values can be estimated without the long-term model. However, reliable forecasts for the marginal water values are essential for good results.
Markkina-analyysin rooli vapailla sähkömarkkinoilla toimivissa sähköyhtiöissä on tärkeä. Tarkka sähkönhintaennuste voi parantaa yrityksen tulosta, kun esimerkiksi vesivoimaa voidaan tuottaa kannattavimmilla ajankohdilla. Tarkka hintaennuste voi myös parantaa sähköntuotannon suojauksesta saatavaa tulosta. Ottaen huomioon vesivoiman suuren osuuden Pohjoismaisilla sähkömarkkinoilla, kyky ennustaa vesivoimantuottajien tarjonnan kehitystä on oleellista hyvälle markkina-analyysille.
Muutokset sähkönhintaan vaikuttavissa tekijöissä, kuten lämpövoimantuotannon kustannuksissa ja tulovirtaamissa, on tärkeää pystyä ottamaan huomioon nopeasti. Tällä hetkellä käytettävän pitkänaikavälin markkina-analyysimallin käyttäminen on tehotonta nopeaan ennusteen päivittämiseen: uuden ennusteen laatiminen vie muutaman päivän. Tämä työ esittelee lähestymistavan, jolla voidaan nopeasti ennustaa vesivoimantuottajien tarjontakäyrien kehitystä seuraavan kahden - kolmen kuukauden ajalle. Tarjontakäyräennusteita voidaan käyttää edelleen hinnanennustemallissa.
Esiteltävä malli perustuu oletukseen, että vesivoimantuottajat käyttävät samanlaisia vesivoimansuunnittelumalleja, joita on laajasti esitetty kirjallisuudessa. Tällöin pitäisi olla mahdollista ennustaa tuottajien toimintaa laatimalla samankaltainen malli, joka sisältää koko markkina-alueen. Suurin haaste on niukka julkisesti saatava tieto hydrologisesta tilanteesta ja sähköntuotannosta, joihin malli perustuu. Kehitetty malli hyödyntää pitkänaikavälin mallin tuloksia kuten marginaalisia vesiarvoja.
Mallia testattiin useilla syötteillä, jotta saatiin selvyys miten malli reagoi erilaisiin lähtötietoihin. Tässä työssä testattiin tulovirtaamien ja hintaennusteen vaikutusta ennustettuihin vesivoimantuottajien tarjontakäyriin. Todellisia vesivoiman tarjontakäyriä ei ole saatavilla, joten mallin dynamiikkaa testattiin laskemalla tarjontakäyräennusteita erilaisilla lähtötiedoilla. Ennustettujen tarjontakäyrien avulla lasketiin a posteriori systeemihintaennusteita, joita verrattiin keskenään.
Testien tulokset olivat ennakko-oletusten mukaiset, mikä viittaa siihen, että kehitetty ä mallia voidaan hyödyntää vesivoimantuottajien tarjonnan ennustamiseen. Yksi kehitetyn mallin heikkous on tiivis kytkös pitkänaikavälin malliin. Kaikki muut syötteet lukuun ottamatta marginaalisia vesiarvoja voidaan ennustaa ilman pitkän aikavälin mallia. Marginaaliset vesiarvot ovat oleellisia tarkalle vesivoiman tarjontakäyien ennusteelle.