Reserve balancing participation in integrated forest industry

Abstract

The expanding share of renewable energy sources increases variability in electricity production and, as a result in electricity prices. Fluctuations in solar and wind power production can be rapid and difficult to forecast, which poses challenges for the transmission system operator in its efforts to balance electricity production and consumption using reserve products. The forest industry, as an energy intensive industry, is an excellent candidate for participating in the reserve markets. The theoretical part of the thesis reviews the operating principles of the electricity and reserve markets, as well as the market transition to 15-minute resolution.

The research part of the thesis focuses on identifying feasible machinery from the forest industry case mill to participate in the reserve markets. The machinery characteristics are compared to available reserve products to find the feasible products. The potential of the machinery participating in the reserve markets is calculated to find out if it is feasible to participate in the reserve market.

The results of the study indicated that there is unused potential in the forest industry for participation in the reserve markets. By utilising turbine flexibility and a market-driven dispatch model, it is possible to submit energy bids to the mFRR energy market. However, when participating in the capacity market, forecasting the available capacity into the future is challenging and increases the risk of sanctions. Also, CTMP-refiners had possibility to participate in the mFRR energy market when available.

Lisääntyvä uusiutuvien energialähteiden määrä aiheuttaa vaihtelevuutta sähkön tuotannossa ja sitä myöten sähkön hinnoissa. Aurinko- ja tuulivoiman tuotannon heilahtelu voi olla nopeaa ja ennustettavuus epätarkkaa, mikä tuottaa vaikeuksia kantaverkkoyhtiölle sen yrittäessä tasapainottaa sähköverkon tuotantoa ja kulutusta yhtä suuriksi reservituotteiden avulla. Metsäteollisuus energiaintensiivisenä teollisuutena on ensiluokkainen ehdokas osallistumaan reservimarkkinoille. Työn teoriaosuudessa käydään läpi sähkö- ja reservimarkkinoiden toimintaperiaatteita ja markkinan muutosta 15 minuutin kaupankäyntiin.

Työn tutkimusosuus keskittyy löytämään laitteita metsäteollisuus integraatista, joita olisi mahdollista käyttää reservimarkkinoille osallistumiseen. Laitteiden ominaisuuksia on verrattu reservituotteisiin, jotta voidaan todeta toteuttamiskelpoisimmat reservituotteet. Reservimarkkinoille osallistuvien laitteiden potentiaali lasketaan, jotta saadaan tietoa, onko laitteilla järkevää osallistua reservimarkkinalle.

Työn tulokset osoittivat, että metsäteollisuudessa on käyttämätöntä potentiaalia reservimarkkinoille. Hyödyntämällä turbiinien säätyvyyttä ja markkinavetoista ajomallia pystytään mFRR-energiamarkkinalle tarjoamaan energiatarjouksia, mutta kapasiteettimarkkinalle osallistuttaessa mahdollisen kapasiteetin ennustettavuus tulevaisuuteen on haastavaa ja nostaa riskiä sanktioista. Myös CTMP-jauhimilla on mahdollista osallistua mFRR-energianmarkkinalle siltä osin kuin ne ovat käytettävissä.