Offshore wind hybrid project: market impacts and modelling in the flow-based environment
Loading...
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.
Author
Date
2024-06-10
Department
Major/Subject
Energy Systems and Markets
Mcode
ELEC3048
Degree programme
Master's Programme in Advanced Energy Solutions
Language
en
Pages
102 + 3
Series
Abstract
This thesis studied an offshore hybrid project, which included 2000 MW of offshore wind power and 1200 MW HVDC cables to Finland and to Sweden. Thus, the hybrid project had a dual purpose as a production unit and as an interconnector. The hybrid project was modelled in the market topology in three ways: integrating it to the Finnish bidding zone, integrating it to the Swedish SE3 bidding zone and creating a separate offshore bidding zone. The day-ahead electricity market was simulated for a period of three months using Simulation Facility, a tool that runs Euphemia, the market coupling algorithm used to calculate electricity prices across Europe. The simulations were run using both the net transfer capacity and the flow-based capacity calculation methods. This was to understand, whether the net transfer capacity modelling adequately demonstrates the benefits of an offshore bidding zone, which would be implemented in the flow-based market environment. The offshore bidding zone was added to the market topology using the evolved flow-based method. PTDF matrices were modified to allow additional flow in the FI–SE3 border. The offshore wind production profile was estimated by scaling the capacity factor of Finnish onshore wind power at any moment to reflect that of offshore wind power. Wind production profiles of Danish DK1 bidding zone were used as a model. Socio-economic welfare, electricity prices and flows between FI and SE3 were analysed from the market results. The results did not indicate that any of the scenarios would have been significantly better than others. A clear deficiency was that the costs of countertrading were not possible to be quantified. Therefore, the socio-economic welfare did not consider all the resulting costs in the home market scenarios. The results obtained with the flow-based method differed considerably from the net transfer capacity results.Tässä diplomityössä tutkittiin hybridimerituulivoimaprojektia, joka sisälsi 2000 MW merituulivoimaa ja 1200 MW:n HVDC-kaapelit Suomeen ja Ruotsiin. Hybridiprojekti toimii siis sekä tuotantoyksikkönä että siirtoyhteytenä. Hybridiprojekti mallinnettiin markkinalle kolmella tavalla: liittämällä se Suomen tarjousalueeseen, liittämällä se Ruotsin SE3-tarjousalueeseen tai luomalla erillinen meritarjousalue. Sähkön vuorokausimarkkinaa simuloitiin kolmen kuukauden ajanjakson yli Simulation Facility -työkalulla, joka suorittaa Euphemia-algoritmia. Euphemia on markkinakytkentäalgoritmi, joka laskee sähkön hinnat eurooppalaisilla sähkömarkkinoilla. Simuloinnit ajettiin sekä nykyisellä kapasiteetinlaskentamenetelmällä että siirtoihin perustuvalla menetelmällä. Tällä selvitettiin, antaako nykyinen kapasiteetinlaskentamenetelmä riittävän kuvan hyödyistä, joita meritarjousalueen lisääminen siirtoihin perustuvaa kapasiteetinlaskentaa käyttävälle markkinalle tuottaa. Meritarjousalue lisättiin markkinatopologiaan evolved flow-based -menetelmällä. PTDF-matriiseja muokattiin, jotta ne sallivat lisätyn siirtokapasiteetin FI–SE3 välillä. Merituulivoiman tuotantoprofiili arvioitiin mitoittamalla Suomen maatuulivoiman hetkittäinen käyttökerroin vastaamaan merituulivoiman käyttökerrointa. Tanskan DK1-alueen tuulivoimatuotantoa käytettiin tässä mallina. Markkinatuloksista analysoitiin kansantaloudellista hyötyä, sähkön hintaa ja siirtoja FI–SE3-välillä. Tulosten perusteella mikään tarjousaluevaihtoehdoista ei ollut merkittävästi muita parempi. Vastakauppojen kustannuksia ei pystytty määrittämään, mikä oli selkeä puute tulosten analysoinnissa. Tämän takia kansantaloudellinen hyöty ei ottanut huomioon kaikkia kustannuksia, joita aiheutuu, jos merituulivoimaa ei eroteta omaksi tarjousalueekseen. Tulokset, jotka saatiin siirtoihin perustuvalla menetelmällä, erosivat huomattavasti niistä tuloksista, jotka saatiin nykyisellä kapasiteetinlaskentamenetelmällä.Description
Supervisor
Pourakbari Kasmaei, MahdiThesis advisor
Eronen, MarjaKeywords
offshore wind power, hybrid project, flow-based capacity calculation, day-ahead market
