Hydrologisen tilanteen ja tuulivoimatuotannon muutosten vaikutus vesiarvoihin pohjoismaisilla sähkön spot-markkinoilla
Martikainen, Antti (2015)
Diplomityö
2015
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2015111217149
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2015111217149
Tiivistelmä
Vesivoimalla on merkittävä rooli pohjoismaisessa sähköntuotantojärjestelmässä. Spot-markkinoille tarjottavan vesivoiman hinta riippuu vaihtoehtoisen tuotannon hinnasta ja odotetusta vesivoimantuottajien käytettävissä olevasta veteen sitoutuneen potentiaalienergian määrästä. Hydrologisella tilanteella tarkoitetaan tässä tämän potentiaalienergian poikkeamaa normaalitasostaan. Viime vuosina tuulivoimatuotanto pohjoismaisella sähkömarkkina-alueella on kasvanut voimakkaasti, ja on tullut aiheelliseksi tarkastella, millaisia vaikutuksia tällä on vesivoimantuottajien toimintaan.
Työssä määritellään vesivoimalle vaihtoehtoisen sähköntuotannon tuotantokustannus, joka pitkällä aikavälillä toimii vertailutasona, jonka perusteella vesivoimantuottajat määrittävät markkinoilla tarjontahinnan tuotannolleen. Tarkastellaan, kuinka hydrologisen tilanteen ja vaihtoehtoisen tuotannon tuotantokustannusten muutokset vaikuttavat vesiarvoon, joka on hinta, jolla hintariippuvaista eli säätyvää vesivoimaa tarjotaan spot-markkinoille. Todetaan, että hydrologisen tilanteen vahvistuminen ja vaihtoehtoisen tuotantokustannuksen aleneminen alentavat vesiarvoja. Todetaan lisäksi, että tuulivoima vaikuttaa sähkön hinnanmuodostukseen markkinoilla samankaltaisesti kuin hintariippumaton vesivoimatuotanto.
Esitetään aikasarjamalli vesivoimatuotannon hintariippuvuuden mallintamiseksi. Vertaillaan vesivoimatuottajien toimintaa kahdella vesivoimatuotantoa sisältävällä hinta-alueella, joista toisella tuulivoimatuotanto on kasvanut voimakkaammin kuin toisella. Havaitaan, että molemmilla hinta-alueilla hydrologisen tilanteen vahvistuminen on alentanut ja heikkeneminen nostanut vesiarvoja. Lisäksi havaitaan, että alueella, jonka tuulivoimatuotanto on kasvanut enemmän, vesiarvot ovat laskeneet suhteessa alueen, jolla tuulivoimatuotanto on kasvanut vähemmän, vesiarvoihin. Tuulivoiman voidaan todeta syrjäyttäneen markkinoilta tuotantokustannuksiltaan kalliimpaa tuotantoa. Hydropower plays a significant role in the Nordic electric power generation system. The offering price of price-dependent hydropower generation capacity offered to spot markets is dependent on the cost of alternative generation and the expected amount of potential energy contained in water that will be available for hydropower generators to use in the future. In this study hydrological conditions are understood to mean the deviation of this potential energy from its normal value. During recent years wind power generation has rapidly increased in the Nordic market and thus its effect on hydropower generation is analyzed in this thesis.
The production cost of power generation alternative to hydropower is defined. Hydropower generators use this cost as a reference as they set their offering price of price-dependent generation capacity on the spot market. The effects of variations in hydrological conditions and the cost of alternative production on water value are studied. Water value is defined as the price at which price dependent hydropower generation capacity is offered to the spot market. It is found that the strengthening of hydrological conditions and the falling of the cost of alternative generation lower water values. Another finding is that wind power generation and non-price dependent hydropower generation have similar effects on the price formation of electric power.
A time-series model is presented for modelling the relationship between the capacity and water value of hydropower generation offered to spot markets. The model is used to study this relationship in two hydropower-producing price areas, of which one has seen a large increase in the amount of wind power generation in recent years. The modelling results show that the strengthening of hydrological conditions has led to lower water values in both price areas. The increase in wind power production has likely caused hydropower generators in the price area with a large increase in wind power generation to lower their water values relative to those in the price area with a small increase in wind power generation. From this the conclusion is drawn that wind power has superseded generation with a higher marginal cost in the market.
Työssä määritellään vesivoimalle vaihtoehtoisen sähköntuotannon tuotantokustannus, joka pitkällä aikavälillä toimii vertailutasona, jonka perusteella vesivoimantuottajat määrittävät markkinoilla tarjontahinnan tuotannolleen. Tarkastellaan, kuinka hydrologisen tilanteen ja vaihtoehtoisen tuotannon tuotantokustannusten muutokset vaikuttavat vesiarvoon, joka on hinta, jolla hintariippuvaista eli säätyvää vesivoimaa tarjotaan spot-markkinoille. Todetaan, että hydrologisen tilanteen vahvistuminen ja vaihtoehtoisen tuotantokustannuksen aleneminen alentavat vesiarvoja. Todetaan lisäksi, että tuulivoima vaikuttaa sähkön hinnanmuodostukseen markkinoilla samankaltaisesti kuin hintariippumaton vesivoimatuotanto.
Esitetään aikasarjamalli vesivoimatuotannon hintariippuvuuden mallintamiseksi. Vertaillaan vesivoimatuottajien toimintaa kahdella vesivoimatuotantoa sisältävällä hinta-alueella, joista toisella tuulivoimatuotanto on kasvanut voimakkaammin kuin toisella. Havaitaan, että molemmilla hinta-alueilla hydrologisen tilanteen vahvistuminen on alentanut ja heikkeneminen nostanut vesiarvoja. Lisäksi havaitaan, että alueella, jonka tuulivoimatuotanto on kasvanut enemmän, vesiarvot ovat laskeneet suhteessa alueen, jolla tuulivoimatuotanto on kasvanut vähemmän, vesiarvoihin. Tuulivoiman voidaan todeta syrjäyttäneen markkinoilta tuotantokustannuksiltaan kalliimpaa tuotantoa.
The production cost of power generation alternative to hydropower is defined. Hydropower generators use this cost as a reference as they set their offering price of price-dependent generation capacity on the spot market. The effects of variations in hydrological conditions and the cost of alternative production on water value are studied. Water value is defined as the price at which price dependent hydropower generation capacity is offered to the spot market. It is found that the strengthening of hydrological conditions and the falling of the cost of alternative generation lower water values. Another finding is that wind power generation and non-price dependent hydropower generation have similar effects on the price formation of electric power.
A time-series model is presented for modelling the relationship between the capacity and water value of hydropower generation offered to spot markets. The model is used to study this relationship in two hydropower-producing price areas, of which one has seen a large increase in the amount of wind power generation in recent years. The modelling results show that the strengthening of hydrological conditions has led to lower water values in both price areas. The increase in wind power production has likely caused hydropower generators in the price area with a large increase in wind power generation to lower their water values relative to those in the price area with a small increase in wind power generation. From this the conclusion is drawn that wind power has superseded generation with a higher marginal cost in the market.