Analysis of reserve capacity procurement trends in Finland

Thumbnail Image

Files

master_Lappalainen_Siiri_2025.pdf (7.31 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Electrical Engineering | 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

Lappalainen, Siiri

Date

2025-09-25

Department

Major/Subject

Energy Systems and Markets

Mcode

Degree programme

Master's Programme in Advanced Energy Solutions

Language

en

Pages

58

Series

Abstract

A power system must maintain real-time balance between electricity consumption and production. If wholesale electricity market participants fail to achieve a balance, the Transmission system operator (Fingrid in Finland) procures reserves from the reserve markets. In Finland, there are five separate reserve products: FFR, FCR-N, FCR-D, aFRR, and mFRR. The fundamentals of the power system are changing due to the growing use of variable renewable energy sources, such as solar and wind power, and the decommissioning of traditional power plants. This ongoing transition is increasing the demand for grid flexibility. This thesis explores the reserve markets through a literature review and an analysis of related data from Finland from the 2022-2024 period. First, an overview of the Nordic wholesale electricity and reserve markets is presented. This is followed by a review of the existing literature and the current and upcoming drivers of the electricity markets. Finally, the data on the reserve capacity procurement and capacity prices is preprocessed, analysed and the results discussed. The results showed an increase in the average volume of most reserve products. This trend is also expected to continue. Market behaviour varied depending on the design of the reserve product. Reserve products designed to respond to disturbances (FCR-D, mFRR) were found to be more sensitive to short term variations in wind power and load forecasts. For future studies a multivariate approach is proposed to better encapsulate the complexity of the reserve markets.

Sähkön kulutuksen ja tuotannon täytyy olla tasapainossa joka hetkellä. Jos tasapainoa ei saavuteta vuorokausi- ja päivänsisäisten markkinoiden avulla, kantaverkkoyhtiö (Suomessa Fingrid) toteuttaa tasapainotuksen hankkimalla reservejä reservimarkkinoilta. Suomen reservimarkkinoilla on viisi eri reservituotetta: FFR, FCR-N, FCR-D, aFRR ja mFRR. Uusiutuvien energianlähteiden kuten tuuli- ja aurinkovoiman kasvu, sekä vanhojen voimalaitosten käytöstä poistaminen muuttavat Suomen sähköjärjestelmää. Tämä muutos kasvattaa sähköjärjestelmän jouston tarvetta. Tässä työssä tutkitaan reservimarkkinoita sekä kirjallisuuden, että Suomen vuosien 2022-2024 dataan pohjautuvan data-analyysin avulla. Ensin käydään läpi pohjoismaisten sähkömarkkinoiden perusteet, tarkastellaan reservien hankintaa ja aihepiirin tutkimuskirjallisuutta, sekä pohditaan sähkömarkkinoihin kohdistuvia ja äskettäin kohdistuneita muutoksia. Tämän jälkeen analysoidaan historiadatan avulla reservikapasiteetin hankintaa, kapasiteettihintoja ja niihin vaikuttavia muuttujia. Tulokset näyttivät reservimarkkinoiden kasvavan, mikä näkyy sekä keskimääräisen hankintavolyymin, että yksittäisten tasapainotustilanteiden kasvuna. Tämän trendin odotetaan myös jatkuvan. Reservituotteet reagoivat muuttujiin tuotteen suunnittelun mukaan. Häiriötilanteisiin reagoivat tuotteet (FCR-D, mFRR) olivat muita herkempiä reagoimaan lyhytaikaisiin muuttujiin, kuten vaihteluun tuulivoima- ja kulutusennusteessa. Tulevien tutkimusten ehdotetaan ottavan huomioon reservimarkkinoiden monimutkaisuus käyttämällä monimuuttujaista lähestymistapaa.

Description

Supervisor

Syri, Sanna

Thesis advisor

Neuvonen, Lauri

Keywords

reserve market, electricity market, variable renewable energy, reserve and balancing markets, FFR, FCR

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202510208348

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC