Calibration of an Optimisation Model for Short-term Hydropower Production Planning

Abstract

Sähkömarkkinoiden säännöstelyn purku on tuonut uusia haasteita kaikille sähköliiketoiminnan osapuolille. Nykyisessä tilanteessa sähköntuottaja kohtaa epävarman sähkön markkinahinnan. Tuotannonsuunnittelusta on tullut hintalähtöistä, ja optimaalinen tuotannonsuunnittelu on elintärkeää sähköntuottajan menestymiselle.

Pohjoismainen sähkömarkkina on vesivoimavaltainen. Markkinatilanne on suuresti riippuvainen kulloinkin vallitsevasta hydrologisesta tilanteesta. Vesivoimavarojen optimaalinen tuotantokäyttö on sähköntuottajan erityisenä kiinnostuksen kohteena. Tuotannonsuunnittelua toteutetaan useilla toisiinsa sidotuilla aikaväleillä. Lyhyen aikavälin suunnittelu, joka kattaa ajanjakson seuraavasta päivästä muutamaa viikkoa eteenpäin, saa ohjauksen keskipitkän aikavälin suunnittelulta ja antaa oman ohjauksen eteenpäin reaaliaikaiselle suunnittelulle. Tärkein kysymys lyhyen aikavälin suunnittelussa on, miten käytettävissä olevat vesivarannot allokoidaan lyhyen aikavälin aikahorisontin ja tulevaisuuden kesken.

Diplomityössä esitellään lyhyen aikavälin vesivoiman tuotannonsuunnittelumalli. Optimointimalli on tärkeä osa päätöksentekoprosessia. Esiteltävä malli on yleinen kuvaus jokijärjestelmästä sisältäen sen tavallisimmat ominaisuudet ja rajoitukset. Malli on deterministinen ja linearisoitu kuvaus epälineaarisesta systeemistä.

Malli on kalibroitava, jotta sen tarkkuus ja taloudellinen optimaalisuus voidaan varmistaa. Ex-post -analyysiä sovelletaan fyysisen tarkkuuden tarkasteluun. Taloudellista optimaalisuutta tutkitaan optimoimalla mallia erilaisilla syötteillä. Diplomityössä malli kalibroidaan olemassa olevalla jokisysteemillä. Tulokset ovat vakuuttavat: mallin todetaan olevan riittävän tarkka kuvaus alkuperäisestä systeemistä ja sen tuottamien ratkaisujen voidaan katsoa olevan taloudellisesti optimaalisia.