TAMPEREEN YLIOPISTO Talousieeiden laios SÄHKÖN HINTA POHJOISMAISILLA SÄHKÖMARKKINOILLA Kansanalousiede Pro gradu -ukielma Tammikuu 2009 Ohjaaja: Hannu Laurila Tero Särkijärvi
TIIVISTELMÄ Tampereen yliopiso Talousieeiden laios, kansanalousiede Tekijä: SÄRKIJÄRVI, TERO Tukielman nimi: Sähkön hina pohjoismaisilla sähkömarkkinoilla Pro gradu -ukielma: 58 sivua Aika: Tammikuu 2009 Avainsana: Nord pool, sähköpörssi, sähkön hina, regressioanalyysi, aikasarja-analyysi Tukielman avoieena on luoda lyhy kasaus pohjoismaisen sähköpörssin Nord poolin hisoriaan ja nykyilaan ja uusuaa lukija sähkön hinnoielun ausalla esiinyviin ilmiöihin. Aikasarja- ja regressioanalyysin avulla voidaan seliää mien sähkön hina muodosuu sähköpörssissa eri ekijöisä. Analyysin pohjana on sähkön spo-hinna viikoiain vuosila 1992 2008, sekä muia hinaa seliäviä muuujia, kuen ilmasomuuujia ja pääsöoikeuden hina. Sähkön hinaa seliävä voimakkaasi vuodenaja sekä ilmasoekijä, kuen lämpöila ja sademäärä. Hyvänä vesivuonna sähkö on avallisa halvempaa ja kuivana vuonna kalliimpaa. Kylmä alve lisäävä sähkön kysynää ja nosava sähkön hinaa. Sähköpörssille ominaisen korkean volailieein vuoksi sähkön hinaa on avallisa vaikeampi seliää aikasarja- ja regressioanalyysin avulla. Kuienkin yössä esielly puhdas aikasarjamalli ja aikasarjamalli ulkopuolisilla muuujilla pysyvä seliämään sähkön hinnan muodosumisa hyvin. Ensimmäisen mallin keskivirhe on 2,8 EUR/MWh ja oisen mallin keskivirhe 2,72. Molemma malli seliävä yli 90 % sähkön markkinahinnan vaiheluisa. Mallien ennusekykyä esaiin laaimalla yhden viikon ns. one-sep-ahead -ennuse vuoden 2008 hinnoille. Molempien mallien osala keskivirhe oli odoeusi suurempi. Puhdas aikasarjamalli onnisui ennusamaan ulevan markkinahinnan hieman luoeavammin.
SISÄLTÖ 1 JOHDANTO... 1 2 POHJOISMAISET SÄHKÖMARKKINAT... 3 2.1 Pohjoismaisia eriyispiireiä...3 2.2 Nord Pool -sähköpörssi...6 2.2.1 Nord Poolin hisoria... 6 2.2.2 Nord Poolin oimina... 7 2.2.3 Nord Poolin uoee... 10 2.3 Sähkön hina pikällä aikavälillä... 12 2.4. Sähkön hina lyhyellä aikavälillä... 17 3 TILASTOLLINEN FUNDAMENTTIMALLI... 19 3.1 Mallin rakenamisesa... 19 3.2 Fundameniekijä sähkön hinnan ausalla... 19 3.2.1 Ilmasoekijä... 19 3.2.2 Vesivarano... 21 3.2.3 Kysynä... 24 3.2.4 Minimiarjona... 25 3.3 Markkinahina... 26 4 TILASTOLLINEN AIKASARJAMALLI... 30 4.1 Käyey aineiso ja alusava muunnokse... 30 4.2 Mallin esimoini ja ominaisuuksien esaus... 33 4.3 Malliin liiyvän ennuseen laaiminen... 36 5 YHDISTETTY REGRESSIO- JA AIKASARJAMALLI... 38 5.1 Käyey aineiso ja muuujien ominaisuude... 38 5.2 Mallin esimoini... 44 5.3 Malliin liiyvän ennuseen laaiminen... 48 6 YHTEENVETO... 51 LIITTEET... 53 LÄHTEET... 55
1 JOHDANTO Sähkö koskeaa avalla ai oisella kaikkia suomalaisia. Energianuoano onkin nykypäivän polavimpia puheenaiheia. Vaikka sähkön hinnoisa puhuaan paljon, pohjoismaise sähkömarkkina ova monille vieraa. Suomalaisen eollisuuden kannala sähkön saaavuuden varmisaminen on eriäin oleellisa. Sen merkiys korosuu eriyisesi suomalaisen vienieollisuuden kannaavuudessa. Esimerkiksi paperieollisuuden ulee voida luoaa sähkön saaavuueen ja kohuulliseen hinaasoon kyeäkseen oimimaan Suomessa. Energiaa uoeaan Pohjoismaissa monilla erilaisilla uoanorakaisuilla. Esimerkiksi Norjassa uoano on lähes äysin vesivoimavalaisa, kun aas Suomessa lämpövoimala eli erilaisia poloaineia hyödynävä voimala ova suurin energian lähde. Tuoanoeroja asapainoamaan on luou pohjoismainen sähköpörssi, Nord Pool, jonka kaua sähköä oseaan ja myydään ja jonka kaua se luvaaan oimiaa ieyinä vuorokaudenaikoina ieyille alueille kysynnän mukaisesi. Myös sähköpörssin ulkopuolisa kauppaa käydään. Suora oso- ja myynisopimukse säilyvä varmasi pikään Nord Poolin rinnalla merkiävänä osana kaupankäyniä. Pohjoismaise sähkömarkkina edusava oimijoille varmuua ja luoeavuua. Nord Poolin ansiosa sähkön osajilla ja oimiajilla on yheise markkina, jossa kokoonua, yheinen referenssihina, jolla eri arjouksia voidaan verailla, ja yheinen foorumi, jossa keskusella sähkön uoamisen ulevaisuudesa, mahdollisuuksisa ja ongelmisa. Tässä yössä esiellään pohjoismainen sähköpörssi Nord Pool ja vasaaan kysymykseen mien sähkön hina markkinoilla määräyyy. Vasauksia kysymykseen on usein monia ja ässäkin apauksessa vasausa lähdeään määriämään eri lähökohdisa. Sähkön markkinahinaa voidaan mallinaa erilaisilla meneelmillä. Mallinnus apahuu pääosin regressio- ja aikasarja-analyysin keinoin. Työssä esiellään kolme erilaisa hinnoielumallia, joissa kaikissa on erilainen lähöaseelma. Toisen kappaleen arkoius on anaa lukijalle ausaieoa Nord Poolisa, joa myöhemmä sovelava kappalee olisiva helpompia ymmärää. Kappaleessa 1
esiellään Nord Poolin ja pohjoismaisen sähkömarkkinoiden hisoriaa, nykyisä ilaa ja oiminaa sekä arvioidaan sähkön hinnan kehiysä pikällä ähäimellä. Ensin uusuaan Pohjoismaihin markkina-alueena ja kerroaan maiden uoannon erikoisuneesa rakeneesa. Seuraavaksi esiellään Nord Pool -sähköpörssi: synyhisoria, nykyinen oimina sekä eri johdannaise ja sähköinsrumeneihin liiyvä uoee. Toisen kappaleen viimeisessä osassa kerroaan sähkön hinnoielusa ja arvoidaan ulevaa hinakehiysä. Tavoieena on anaa lukijalle kaava kuva pohjoismaisesa sähköpörssisä, sen eriyispiireisä ja nykyisesä oiminnasa sähkön markkinapaikkana. Kappaleissa 3-5 käsiellään yön pääeemaa eli sähkön hinnoielua pohjoismaisilla sähkömarkkinoilla. Joka kappaleessa esiellään erilainen hinnoielumalli, jossa hinaa selieään eri näkökulmasa. Hinnoielumalli uleekin nähdä oisisaan erillisinä kokonaisuuksina. Mallien keskinäinen verailu on ieyin kohdin ongelmallisa ja siihen käyey keskivirhemeneelmä ei välämää anna sellaisenaan yksiselieisä rakaisua mallin hyvyyä määrieläessä. Ensin esiellään Vehviläisen ja Pyykkösen (2005) hinnoielumalli, joka on peruseellinen selviys sähkön hinnan ausalla vaikuavisa fundamenaalisisa ja sokasisisa ilmiöisä. Malli on esiykselään hyvin maemaainen. Sillä kuienkin pääsään kiieäviin uloksiin sähkön hinnan seliämisessä ja siä on käyey ns. bench markina monissa pohjoismaisia sähkömarkkinoia käsielevissä öissä. Vehviläisen ja Pyykkösen malli vaaii kuienkin joiakin vaikeasi saaavilla olevia muuujia. Yhenä avoieena muiden mallien kehiyksessä on pidey muuujien helppoa saaavuua. Muiden ässä yössä esielävien mallien kaikki muuuja onkin saaavilla ilmaiseksi ei-kaupalliseen käyöön. Neljännessä kappaleessa esiellään aikasarjamalli, joka saadaan selieäväsä spo-hinnasa johdeuilla muuujilla. Sen euna on, eei se sisällä ulkopuolisia muuujia ja on siksi helposi käyeävissä. Viimeisessä mallissa kappaleessa 5 luodaan aikasarjamalli ulkoisilla muuujilla. Sen veraaminen eriyisesi puhaaseen aikasarjamalliin on kiinnosavaa, koska voidaan oleaa ulkoisen muuujien seliävän osaksi vaihelua, joka jää puhaala aikasarjamallila seliämää. 2
2 POHJOISMAISET SÄHKÖMARKKINAT 2.1 Pohjoismaisia eriyispiireiä Pohjoismaissa uoeaan sähköä useasa eri energianläheesä ja eri uoanomeneelmillä. Tärkeimmä energianlähee ova vesivoima, ydinvoima, kivihiili, maakaasu, puupoloainee, urve sekä uuli. Pohjoismaihin myös uodaan varsin runsaasi sähköä Venäjälä, Virosa ja ajoiain myös Saksasa. (Forum 2007, 6.) Kuviossa 1 esieään sähkön uoanomuodo Pohjoismaissa. Tuoanomuodo on eriely sekä maiain eä koko markkina-alueella vuonna 2005. Kuvio 1. Energian uoano Pohjoismaissa uoanomuodoiain (Elinkeinoelämän keskusliio 2007.) Kuviosa 1 nähdään, eä vesivoima, ydinvoima ja lämpövoima ova hallisevia pohjoismaisessa uoannossa. Tuoano on maiain hyvin erilaisa: Norjassa uoano 3
on vesivoimavalaisa, kun aas Suomessa ja Ruosissa suurin osa energiasa ulee ydinvoimasa ja lämpövoimasa. Suuri osa lämpövoimasa ulee Suomesa ja Tanskasa. Vesivoima uoeaan pääosin Ruosissa ja Norjassa. Sähkön arve vaihelee vuodenajan, viikonpäivän ja vuorokaudenajan mukaan. Pohjoismaissa sähköä käyeään paljon lämmiykseen, joen myös ulkolämpöila vaikuaa sähkönkuluukseen huomaavasi. Koska sähkönkuluuksen ja uoannon on olava kaiken aikaa asapainossa, on kuluuksen vaihdellessa uoanoa kyeävä sopeuamaan nopeasi. (Forum 2007, 7.) Sähkön uoanomäärä sopeueaan vasaamaan kysyyä määrää. Tämä on mahdollisa uoanomuodosa riippuen vaihelevasi. Osa uoannosa on mahdollisa sopeuaa hyvin jousavasi kysynään nähden. Tällaisia säädelävissä olevia uoanomuooja ova lämpövoima, jossa uoano riippuu poloaineen määräsä vesivoima säädelävän viraaman osala eli ns. säännöselyvoimalaiokse. Sääelemäönä energianuoanoa ova ydinvoima, joka uoaa sähköä lähellä enimmäiskapasieeia mahdollisuuksien mukaan vesivoima sääelemäömän viraaman osala eli ns. jokivoimalaiokse yhdisey lämmön- ja sähkönuoano, jonka uoanomäärä kylläkin vaiheleva lämmiysarpeen mukaan uulivoima ja geoerminen voima. Energiajärjeselmän oimivuuden ja käyövarmuuden kannala vesivoimalla on eriyinen asema sääöominaisuuensa vuoksi. Vesivoimalaiokse ova joko joki- ai 4
säännöselyvoimalaioksia. Jokivoimalaioksessa, joia Suomen vesivoimalaiokse pääosin ova, laioksen oman padon avulla aikaansaau allas pysyy hoiamaan vain lyhyaikaisen säädön, kun aas säännöselyvoimalaioksella, jossa veä varasoidaan suuriin varasoalaisiin, voidaan säädellä uoanoa jopa vuosiasolla ja siirää uoanoa kuluusa vasaaviin aikoihin. Säännöselyvoimalaioksia on eriyisesi Norjassa ja Ruosissa. Kuivan ja märän vuoden ero vesivoimauoannossa voi olla yli 60 TWh eli noin 15 % sähkön kuluuksesa. (Forum 2007, 7.) Huonona vesivuoena säännösely vesivoiman avulla on vaikeaa. Miä yhjempiä alaa ova, siä pienempi on vesivoimaloilla aikaansaaava säädelävyys. Jokivoimalaiokse uoava sähköä suheessa viraaman määrään, joen uoanoa ei voida lisää ai vähenää haluaessa. Viraamalla arkoieaan saeesa ja lumen sulamisesa synyvää vesimäärää. Lämpövoiman avulla arjona on helposi säädelävissä. Pohjoismaissa sähköä myydään ja oseaan erikoisuneilla sähkömarkkinoilla. Yksi pohjoismaisen sähkömarkkina-alueen muodosamisen syy on ollu uoannon monimuooisuuden hyväksikäyö eri maiden välillä. Huonona vesivuoena Ruosin ja Norjan uoanovajea voidaan korvaa suomalaisella lämpövoimalla. Myös sähkön uoni Pohjoismaisen markkina-alueen ulkopuolela, kuen Puolasa, Saksasa ja Venäjälä, on mahdollisa. Kun veä on riiäväsi, Ruosin ja Norjan vesivoimavara äydenävä suuresi Suomen uoanokapasieeia. Ydinvoimalaiosen uoama sähkö on usein lähellä enimmäisuoanoa, ja siksi se ei ole jousavaa sähkönuoanoa. Ydinvoimalaiosa ei kannaa pyöriää vajaalla eholla, koska rajakusannukse ova alhaise ai olemaoma. Yhdiseyssä lämmön- ja sähkönuoannossa uoano määräyyy lämmiysarpeen mukaan. Sähköä synyy ns. sivuuoeena. Lämmiysarpeen lisäänyessä voimalaioksen uoano sopeueaan ja samalla sähkönuoano lisäänyy. Tuuli- ja geoermise voimalaiokse uoava myös sähköä suheessa ilmaso-olosuheisiin. 5
2.2 Nord Pool -sähköpörssi 2.2.1 Nord Poolin hisoria Norja oimi edelläkävijänä sähkömarkkinoiden kilpailussa, kun se avasi sähkömarkkina kilpailulle vuonna 1991. Sane peruseiin piämään yllä sähkönsiiroverkkoa 1992 ja käyöönoomaksu (access ariffs) oeiin käyöön, mikä oli välämäön edellyys sille, eä asiakkaa saisiva valia sähkönuoajansa vapaasi. Samanlainen kehiys oisui muissa Pohjoismaissa. Ruosissa sähkönsiiro eroeiin sähkönmyynnisä 1992 ja aseeiin valion yhiön Svenska Krafnäin ohjaukseen. (Nord Pool 2008a.) Kuvio 2. Sähkömarkkinoiden vapauumisen hisoria. Sane perusi Norjan kaavan sähköpörssin Sane Markedin 1993. Pohjoismaise miniseri kehiivä yheisyöä, ja vuonna 1995 pääeiin perusaa Pohjoismaiden välille yheise sähkömarkkina. Yksi pääsyisä oli yksiäisen maiden liian yksipuolinen uoano. Yhdisymällä suuremmaksi markkina-alueeksi voiiin hyöyä maiden välisisä erilaisisa uoanorakeneisa. Tieyjen uoanomuoojen hallisevaa oea voiiin hilliä ja lisää kilpailua sähkömarkkinoille. Sane Marked muui nimensä Nord Pooliksi, kun Norjan 6
sähkömarkkina yhdisyivä Ruosin markkinoihin ja se siiryi puoliksi Svenska Krafnäin omisukseen. (Nord Pool 2008a.) Suomessa sähkömarkkina avaiin kilpailulle 1995. Lakia muokaiin 1998, joa asiakkaa saisiva valia oma sähkönoimiajansa vapaasi ja ilman lisäkusannuksia. Sähköverkkoyhiö Fingrid aloii oiminansa syyskuussa 1997. Yksiyisyriyksen omisava insiuionaalise sijoiaja, sähkönuoaja sekä valio. Suomalainen sähköpörssi EL-EX aloii oiminansa 1996. Fingrid osi EL-EX:n osakkee 1998 ja myi ne puoliksi Ruosin sähköverkkoyhiölle Svenska Krafnäille. Kesäkuussa 1998 Suomesa uli isenäinen markkina-alue Nord Pool -sähköpörssissä. (Nord Pool 2008a.) Tanskan läninen osa (Jyllani ja Fyn) on ollu osa Pohjoismaisa sähköpörssiä 1. päiväsä heinäkuua vuonna 1997. Se on myös isenäinen markkina-alue sähköpörssissä. Muun Tanskan liiäminen sähköpörssiin apahunee lähiaikoina. (Nord Pool 2008a.) 2.2.2 Nord Poolin oimina Pohjoismainen sähköpörssi jakauuu kolmeen eri osa-alueeseen: fyysiseen sähkön spo-kauppaan (Nord Pool Spo AS), johdannaiskauppaan (Nord Pool Financial Marke) ja sähkösopimusen ja -johdannaisen selviely- eli clearingoiminoihin (Nord Pool Clearing ASA). Kuviossa 3 on kaupankäynimäärä eri osa-alueille vuosina 1993-2003. 7
Kuvio 3. Nord Poolin kauppa- ja selviysvolyymi. (Nord Pool 2004a, 17.) Kaupankäyni Nord Poolissa on vilkasunu. Suurin osa kaupankäynnisä käydään nykyään ns. non-exchange -sopimusen parissa, joka arkoiaa siä, eä minkäänlaisa vaihdanaa sähkölle ei sopimusen puieissa apahdu. Yhiö vasaava vain rahallisesi ekemisään non-exchange -sopimuksisa. Erilaise rahoius- ja invesoini-insrumeni kuuluva ähän ryhmään. Johdannaiskauppa on oiseksi suurin osa-alue. Jo pelkä johdannaissopimukse yliävä volyymilään vuosiaisen sähkönkuluuksen. Mone johdannaissopimuksisa raukeava käyämäöminä. Spo-kauppa eli varsinaise fyysisen sähkön myynisopimukse ova Nord Poolissa volyymillä miauna pienin osa-alue. Spo-kauppa yhdessä johdannaisen kanssa vasaa suuresa osasa pohjoismaisen sähkön myyniä. Lisäksi sähköä myydään sähköpörssin ulkopuolella suoraan oimijoiden välillä ns. over-hecouner -markkinoilla. Markkinoiden oimija ilmoiava myyniarjouksensa Nord Poolille. Myyniarjoukse kooaan yheiseksi markkinoiden aggregaaiarjonakäyräksi. 8
Kysynä- ja arjonakäyrien leikkauspiseesä saadaan sähkön markkinahina eli syseemihina. Jos jonkin alueen sähkön kysynä yliää sähkönsiiroverkon kapasieein, kyseisen alueen sähkölle synyy erillinen aluehina. Muuoin käyeään koko markkinoiden yheisä syseemihinaa. Kuviossa 4 on esiey Nord Poolin näkemys aggregaaikysynä- ja aggregaaiarjonakäyrisä. Kuvio 4. Nord Poolin kysynä- ja arjonakäyrä. (Nord Pool 2004a, 19.) Kuviossa 4 arjonakäyrä on nouseva ja kysynäkäyrä laskeva. Käyrien leikkauspiseesä löyyy kyseisen unnin syseemihina. Kysynäkäyrä esieään usein arjonakäyrää jyrkempänä, koska sähkön kysynä on hinnan suheen melko jousamaona. Kysynäkäyrän voidaan myös ajaella olevan pysysuora, eli äysin jousamaon hinnan suheen. Myöhemmin esielävissä malleissa kysynä on hinnasa riippumaona, eli kysynäkäyrä on pysysuora. Se siiryy sivusuunnassa ulkopuolisen muuujien, kuen ilmasomuuujien vaikuuksesa. Kauppaa voidaan käydä Norjan kruunuissa (NOK), Ruosin kruunuissa (SEK), Tanskan kruunuissa (DKK) ja euroissa (EUR). Eri valuuoissa anneu arjoukse muueaan kaikki Norjan kruunuiksi kaupankäyniä varen. (Nord Pool 2004a). 9
2.2.3 Nord Poolin uoee Sähköpörssin fyysise markkina koosuva Elspo- ja Elbas-markkinoisa. Elspomarkkinoilla myydään sähköä seuraavalle päivälle (day-ahead-markkina) ja Elbasmarkkinoilla kuluvalle päivälle. Spo-hina saadaan seuraavan päivän jokaiselle 24 unnille erikseen oso- ja myyniarjousen peruseella. Kaupankäyni on mahdollisa unneiain ai blokkiuoeilla. (Nord Pool 2004a). Ensimmäisessä apauksessa sähköä luvaaan oimiaa unnin ajan soviuun hinaan soviulle asaunnille 0 23. Toisessa apauksessa oimieaan soviulle ajanjaksolle eli blokille. Blokkiuoeia on arjolla seuraavasi: Blokki 1: Kello 00 06 (CET) Blokki 2: Kello 07 17 (CET) Blokki 3: Kello 18 23 (CET) Blokki 4: Kello 07 23 (CET) Blokki 5: Kello 00 23 (CET). Elbas-markkinoilla myydään sähköä kuluvan päivän jokaiselle unnille erikseen. Sähkönmyynisopimuksia ehdään Elbas-markkinoilla jopa unia ennen oimiusa. Tällä hekellä markkina-alueena ova vain Suomi ja Ruosi, mua aluea aioaan laajenaa kaamaan koko Pohjoismaa. Kauppaa voidaan käydä seuraavan 8 32 unnin sopimuksisa. Seuraavan päivän markkina aukeava hei kun Elspo-hinna on julkiseu. Valuuana oimii euro. (Nord Pool 2004a.) Fuuurimarkkinoilla voidaan hallinnoida riskiä pidemmällä aikavälillä. Fuuurisopimuksia voidaan ehdä jopa neljän vuoden päähän. Kohde-euuena on aina sandardisoiu sähkön myynierä. Sopimuksilla käydään kauppaa kuin rahoiusinsrumeneilla, eikä niihin kuulu varsinaisa sähkön oimiusa. Kauppaa käydään Nord Poolin selviyspalvelun ja yksiäisen asiakkaiden välillä. 10
Fuuurisopimukse ova sandardisoiuja päivä- ja viikkosopimuksia. Päiväfuuureja myydään seuraavalle seisemälle päivälle ja viikkofuuureja seuraavalle kuudelle viikolle. Forwardsopimuksia ehdään kuukausi-, neljännesvuosi- ja vuosisopimuksina. Forwardsopimukse ova käyännöllisesi idenisisä fuuurien kanssa. Suurin ero on eri piuise sopimusjakso eri rahoiusinsrumenien välillä. Seuraavassa kuviossa on esiey eri piuise forwardsopimukse. Kuvio 5. Kuukausi-, neljännesvuosi- ja vuosisopimukse forwardeissa. (Nord Pool 2004b). Kuukausisopimukse ehdään seuraavalle kuudelle kuukaudelle. Neljännesvuosisopimukse ova kuluvalle vuodelle kolmen kuukauden ajanjaksoissa. Vuosisopimuksia voidaan sopia neljän vuoden päähän kuluvasa vuodesa, ei kuienkaan kuluvalle vuodelle. Vuosisopimus jakauuu neljännesvuosisopimuksiksi kyseisenä vuonna eli kuluvalle vuodelle ei ole vuosisopimusa. Opio on oikeus osaa ai myydä kohde-euua ennala soviuun hinaan ennala soviuna ajankohana. Opio eroaa fuuurisa siinä, eä se velvoiaa vain oisa markkinaosapuola eli opion aseajaa. Nord Pool arjoaa markkinaosapuolille eurooppalaisia opioia, joka voidaan oeuaa vain eräpäivänä. Opioiden kohde- 11
euuena ova neljännesvuoden sekä vuoden miaise ermiinisopimukse. Opion eräänyessä laskeaan uusi sarja liikkeelle. (Kalaie 2006, 25-26.) Johdannaisen avulla voidaan luoda monia erilaisia sraegioia. Eri johdannaisen jousavuuden ja likvidieein vuoksi ne ova hyödyllisiä insrumeneja sekä suojaajille eä invesoijille. Voioa avoieleva invesoija voi suojauksen sijasa yhdisää johdannaisia erilaisiksi posiioiksi, joiden avulla erilaise hinavaihelu voidaan muuaa voioiksi. Nord Poolin johdannaisissa oeuushinana on aina syseemihina. Erillisen aluehinnan muodosuminen on kuienkin hyvin yleisä, ja esim. vuonna 2003 syseemihina oli sama aluehinnan kanssa vain 27,5 %:ssa apauksia. Johdannaise eivä siis sellaisinaan riiä akaamaan äyä suojaa hinavaiheluila. Siksi kehieiin Conracs for Difference (CfD) -sopimukse. CfD-sopimuksessa oinen osapuoli maksaa alue- ja markkinahinnan erouksen oiselle osapuolelle. Näin voidaan muodosaa äydellinen suojaus hinojen heilahelua vasaan, myös kun aluehina eroaa syseemihinnasa. CfD-sopimuksia myydään viidelle eri alueelle: Norjaan, Ruosiin, Suomeen, sekä Länsi- ja Iä-Tanskaan. (Nord Pool 2004b.) Saadakseen äydellisen hinasuojan asiakkaan on siis ensin suojaava haluu määrä johdannaissopimuksilla, kuen fuuureilla ja forwardeilla. Sen jälkeen CfDsopimuksilla voidaan suojaa hina alueellisia vaiheluia vasaan. Lopuksi äyyy ieysi myydä haluu määrä sähköä spo-markkinoilla. 2.3 Sähkön hina pikällä aikavälillä Pikällä ja lyhyellä ähäimellä sähkön hina muodosuu selväsi eri avalla. Lyhyellä ähäimellä, alle vuoden miaisella arkaselujaksolla, ympärisöekijä seliävä suuren osan hinavaihelusa. Tuoano riippuu voimakkaasi sademäärisä ja kysynä 12
lämpöiloisa. Näiä ekijöiä voidaan seliää ja ennusaa myöhemmin esieyillä malleilla. Vuosiaisen kausivaihelun akana on kuienkin rakeneellisia muuoksia, joka vaikuava pysyväsi uoanokusannuksiin ja muodosava pohjan sähkön hinnan pikän aikavälin kehiykselle. Näiä rakeneellisia muuoksia on paljon vaikeampaa mallinaa eoreeisesi, joen niiä jouduaan seliämään lähinnä inuiiivisen analyysin pohjala. Kuviossa 6 esieään oeuunu sähkön syseemihina vuosina 2000 2008. Kuvio 6 Syseemihina sähkölle kuukauden keskihinnan mukaan ( / MWh ) (Nord Pool Spo 2008.) Kuviosa nähdään, eä sähkön hina on noussu selväsi vuodesa 2000. Silloinen sähkönhina oli alle puole nykyisesä. Vuoden 2003 ja 2006 hinapiikkejä lukuun oamaa sähkön hinnan kasvu on ollu lähes rendinomaisa. Hinapiiki johuva kuivisa sääoloisa ja kylmisä alvisa. Sähkön hinnan kehiys ulevaisuudessa riippuu ensisijaisesi kysynnän ja arjonnan muuoksisa, markkinoiden rakeneesa ja oimivuudesa, poloaineiden hinnan kehiyksesä, pääsöoikeusmarkkinoisa sekä korkoason muuoksisa. 13
Sähkön kysynä kasvaa sekä Suomessa eä Euroopassa, vaikka eknologia muuuukin sähköä sääsävämmäksi. Sähkön uoajalle invesoinni uueen energianuoanolaiokseen uleva kalliiksi. Lisäksi viranomaissääely ja pikä rakennusaja vaikuava siihen, eä sähkön arjona on melko jousamaona ja käyännössä sidou käyössä olevaan infrasrukuuriin. Sähkön arjonnan kasvu ei vasaa kysynnän kasvua. Se on hinojen kohoamisen suurin yksiäinen syy. Euroopan asollakin on käynnissä vain muuama suuri voimalahanke, joisa yksi on Suomessa. Sähkön hinaan vaikuaa sähkön uoannon rajakusannukse. Koska sähköä uoeaan monilla eri avoilla, liiyy uoanoon myös useia erilaisia uoanokusannusrakeneia. Kuviossa 7 esieään sähkön uoanomuodo uoannon rajakusannusen mukaisessa järjesyksessä. Kuvio 7. Eri sähkönuoanomuodo ja niihin liiyvä uoanokusannukse. (Nord Pool 2004a.) Pohjoismaissa vesivoimauoanoa on pääsäänöisesi pohjoisessa ja lämpövoimauoanoa eelässä. Vesivoimaa suosiaan mahdollisuuksien mukaan sen 14
maalampien uoanokusannuksien vuoksi. Hyvinä vesivuosina vesivoimaa siirreään pohjoisesa runsasväesöisempään ja siksi enemmän sähköä kuluavaan eelään. Kun veä on heikosi, jouduaan urvauumaan kalliimpiin uoanomuooihin, jolloin sähkön markkinahina kasvaa. Kuviosa käy hyvin ilmi sähkön uoanoon liiyvä kasvava rajakusannukse. Sähkön kuluuksen lisäänyessä uoanoon käyeään suuremma rajakusannukse omaavia uoanomuooja. Öljyn ja maakaasun viimeaikaisen hinnannousun vaikuukse sähkömarkkinoihin ova selvä, sillä Pohjoismaissa 18 % sähkönuoannosa on poloainepohjaisa lämpövoimaa (EK 2007). Öljyn hina vaikuaa pohjoismaisen sähkön hinaan vain välillisesi, koska vain muro-osa sähkösä uoeaan öljysä. Pohjoismaisessa uoannossa merkiävämmän maakaasun hina on kuienkin osiain riippuvainen öljyn hinnasa. Kuviossa 8 esieään ärkeimpien poloaineiden hinnan kehiysä vuosina 1995 2006. Kuvio 8. Voimalaiospoloaineiden hinna sähkönuoannossa ( /MWh). (Tilasokeskus 2006.) Kuviosa 8 nähdään, eä ärkeimpien sähkönuoannossa käyeävien poloaineiden, maakaasun ja öljyn, hina on noussu suunnilleen kaksinkeraiseksi vuodesa 1995. 15
Maakaasu on yleinen lämpövoiman lähde Pohjoismaissa, joen eriyisesi sen hinnan nousu vaikuaa pohjoismaisen sähkön uoanokusannuksiin. Poloaineiden hinnannousun lisäksi alkanu pääsökauppa luo paineia sähkön markkinahinnan kohoamiselle. Pääsökauppa kohdisuu eriyisesi poloainepohjaiseen energiaeollisuueen, sillä vuonna 1999 sähkön ja kaukolämmön uoannosa aiheuuiva 25,2 miljoonan onnin kasvihuonekaasupääsö, joka oliva 33 prosenia pääsöjen kokonaismääräsä (Pipai 2001, 59). Pääsöoikeuksien hinna nousiva aluksi, mua nousu on ny hidasunu. Markkinoiden epääydellisyys ja oiminnallinen vajavaisuus eriyisesi jakeluverkon osala on omiaan nosamaan sähkön hinoja. Yli kaksi kolmannesa sähkön jakeluverkon halijoisa on osakeyhiöiä, joka ova kunnallisia ai joiden omisus on enimmäkseen kunien hallussa (Energiaeollisuus 2005). Tämä näkyy luonnollisena monopoliilaneena sähkönjakelussa. Markkinoiden väärisymä aiheuava epävarmuua, joka vieroiaa eenkin ulkomaisia sijoiajia energiamarkkinoila. Lisäksi suomalaisilla sähkömarkkinoilla oimiajia on harvassa. Suurimmasa osasa Pohjoismaiden sähkönuoanoa vasaa viisi suurina yhiöä (SNEA 2001, 41). Käyännössä Pohjoismaisilla markkinoilla on usein kasou oimivan oligopolisinen kilpailu. Pohjoismaisen sähkömarkkinoiden yhdisymisen Saksan markkinoiden kanssa huhikuussa 2008 on arvioiu nosavan hinoja Pohjoismaissa, sillä Manner- Euroopassa sähkön hina on korkeammalla asolla. Ranskan ja Benelux-maiden markkina on arkoius yhdisää pohjoismaisiin vuoden 2009 alussa. Yheinen kehiys kalliimman hinaason maiden kanssa johaa yhdenyvään syseemihinaan koko alueella, vaikkakin Pohjoismaissa ulee mahdollisesi olemaan poikkeava aluehina sähkönsiirorajoiusen akia. Pohjoismaisen hinaason voi kuienkin odoaa konvergoiuvan kohi Manner-Euroopan hinaasoa. 16
Sähkön hina on noussu voimakkaasi 2000-luvulla eikä merkkiä hinakehiyksen aiumisesa ole. Edellä oleva seika pääsäänöisesi ukeva oleusa hinakehiyksen jakumisesa samansuunaisena. Eriyisesi sähkön kuluuksen voimakas nousu, korkoason odoeu kasvu sekä kyseenalainen arjonarakenne markkinoilla anava viieiä sähkön hinnan kohoamisen puolesa. Näillä näkymin ei siis ole järkevää oleaa hinnannousun asoiuvan. Päinvasoin nousun kiihyminen enisesään on markkinailaneen huomioon oaen äysin odennäköinen vaihoeho. 2.4. Sähkön hina lyhyellä aikavälillä Lyhyellä aikavälillä sähkön hinaa on vaikea ennusaa ilman ekonomerisa mallinnusa. Sähkön hinnalle löyyy useia erilaisia malleja, mm. Wallace ja Fleen (2002), Koopman e al. (2007) ja Torro (2007). Usein malli voidaan jakaa kaheen eri luokkaan: ilasollisiin malleihin, joka koeava esimoida ilasollisia paramereja seliämään suoraan sähkön hinaa, sekä fundamenimalleihin, joka koeava mallinaa hinnanvaiheluia aloudellisen eorioiden ja säännönmukaisuuksien avulla. Lisäksi viime aikoina on käyey luou ilasollisen ja fundamenaalisen mallien ominaisuuksia yhdisäviä sekamalleja. Tilasollisia malleja on käyey laajasi esim. pörssikurssien ja arvopapereiden hinojen seliämisessä. Malleissa on pyriy hyödynämään rahoiusalala uuja säännönmukaisuuksia, kuen geomerisä Brownin liikeä. Tilasollisissa malleissa selieävälle muuujalle pyriään löyämään ilasollisia säännönmukaisuuksia aikasarja-analyysin keinoin. Usein selieävän muuujan viiveiden lisäksi muia seliäviä muuujia sisällyeään paranamaan mallin seliysasea. Viime aikojen ilasollisa ukimusa edusava mm. Lucia ja Schwarz (2002), Davison e al. (2002), Vehviläinen ja Keppo (2003), ja Deng (2000). Lisäksi Torro (2007) 17
mallinaa onnisuneesi markkinoiden odouksia fuuurisopimuksien hinoja ja ilasollisa mallinnusa hyväksikäyäen. Tilasollise malli vaaiva kuienkin oimiakseen huomaavan laajan havainoaineison. Pohjoismaisen sähkömarkkinoiden apauksessa ilasollisen mallien heikkouena onkin juuri rajallinen havainoaineiso, eli markkinoiden lyhy hisoria. Lisäksi markkina hakeva vasa muooaan ja mukauuva jakuvasi uusiin radikaaleihin uudisuksiin valiollisen oimijoiden ahola. Jakuva markkinoiden kokema rakennemuuokse ekevä säännönmukaisuuksisa eriäin vaikeia löyää. Kappaleessa 4 esiely malli edusaa ilasollisa aikasarja-analyysin keinoin rakenneua mallia. Fundamenaalisissa malleissa pyrkimyksenä on käyää hyväksi alousieeellisiä lähökohia ja löyää malli, jossa selieävää muuujaa kuvaillaan aloudellisen riippuvuussuheiden kaua. Pohjoismaisen sähkömarkkinoiden apauksessa on usein käyey lähökohana erilaisia markkinaasapainomalleja, joissa mallinneaan erikseen kysynä- ja arjonakomponeneja. Fundamenaalisen mallien apauksessa suurimpana ongelmana on markkinoiden nuoruus ja jakuva rakennemuuokse, joka ekevä aloudellisen mallien löyämisesä hankalaa. Taloudellise malli eivä kuvaa odellisa markkinailannea useinkaan riiäväsi, ja eoreeisen lähökohien yhdisäminen markkinadaaan muodosuu usein ongelmalliseksi. Esimerkiksi hinadaan volailieei ja hinapiiki eivä usein seliy aloudellisilla malleilla. Fundamenaalisia malleja ova esiänee mm. Takrii e al. (2001) ja laajemmin Eydeland ja Wolyniec (2003). 18
3 TILASTOLLINEN FUNDAMENTTIMALLI 3.1 Mallin rakenamisesa Seuraavassa Iivo Vehviläisen ja Tuomas Pyykkösen (2005) laaimassa mallissa pyriään hyödynämään sekä ilasollisen eä fundamenimallien ominaisuuksia. Fundameneihin perusuva parameri esimoidaan laajasa aineisosa, kuen ilmasoaineisosa. Mallia rakenneaessa käydään ensin läpi eri muuujille ehäviä muunnoksia ja johdeaan varsinaisessa mallissa käyeäviä muuujia. Vasa lopuksi esiellään spohinnan määriävä yhälö. Suuri paino on eri muuujien keskinäisen suheiden esielyllä. Muuujien ja paramerien esiyksessä on käyey seuraavanlaisa lähesymisapaa. Parameri, joilla on iey anneu arvo on merkiy :lla, esimoiava parameri :lla ja muuuja kuvaavalla nimellä. Alaindeksejä on käyey selkeyämään esiysä. 3.2 Fundameniekijä sähkön hinnan ausalla 3.2.1 Ilmasoekijä Ilmasoekijä kuen lämpöila ja sademäärä vaikuava olennaisesi sähkön kysynään ja arjonaan. Lämpöila vaikuaa merkiäväsi sähkön kuluukseen mm. sähkölämmiyksen kaua. Lisäksi yhdiseyn lämmön- ja sähkönuoano riippuu pikäli lämmiysarpeesa. Sademäärä vaikuaa vesivoimaloiden vesivaranoihin ja 19
siä kaua niiden uoanomääriin. Osa vesivoimaloisa (sääelemäömä vesivoimala) uoaa energiaa suoraan suheessa sademäärään. Seuraavan periodin lämpöilan erous keskilämpöilasa määriellään seuraavanlaiseksi: + 1 Temp = βtempdev Temp + e Tempdev, jossa +1 Temp riippuu ämän periodin vasaavasa arvosa Temp sekä saunnaisermisä e Tempdev. Periodin +1 lämpöila saadaan yhälösä Temp = Tempaverage + Temp, jossa Temp average on keskilämpöila hekellä. (Vehviläinen & Pyykkönen 2005.) Sademäärällä on samanlaisia ominaisuuksia lämpöilan kanssa joen sen esimoimiseen käyeään samoja esimoinimeneelmiä. Oleeaan eä sademäärän aso keskimääräiseen verrauna seuraa yhälöä Pr + 1 ecip = precipdev Pr ecip + β e, precipdev jossa Pr + 1 ecip on seuraavan periodin sademäärän erous keskimääräisesä, joka riippuu edellisesä periodisa sekä saunnaisermisä e precipdev. Sademäärää ja lämpöilaa seliävä saunnaisermi e precipdev ja e Tempdev korreloiva ρ :n Temp Pr ecip mukaisesi. Sademäärä määräyyy seuraavasi Pr ecip = Pr ecipaverage + Pr ecip, 20
jossa Pr ecip average on keskimääräinen sademäärä hekellä. (Vehviläinen & Pyykkönen 2005.) 3.2.2 Vesivarano Koska puole vuosiaisesa sähkönuoannosa perusuu vesivoiman käyöön, ilmaso-olosuhee ja eriyisesi vesivaranno määriävä pikäli Pohjoismaiden enimmäiskapasieein. Vesivaranno ova ehokkain keino energian varasoimiseen sekä anava valmiuden uoanoason suuriin muuoksiin eri vuodenaikoina ja uova siksi yriyksille markkinavoimaa. Varasoidun veden määrä riippuu eri ilmasoekijöisä. Vesivarannon lisäys apahuu pääsäänöisesi saeen ja lumen sulamisen kaua. Lumen määrään vaikuava saeen määrä sekä lämpöila. (Vehviläinen & Pyykkönen 2005.) Vesivarannon kasvu synyy saeesa ja lumien sulamisesa synyväsä vesisöihin (ja vesisöissä) viraavasa vedesä, miä kusuaan viraamaksi. Koko sademäärä ei aina (alvella) siirry suoraan viraamaan, vaan pakkaslämpöiloissa se muuuu lumeksi. Täen viraama Inflow on muuumaoman sademäärän ja sulavan lumen funkio: Inflow + = Pr ecip Freeze Mel, jossa Freeze on lumeksi muuuva osuus saeesa ja Mel on sulavaa luna. Lumeksi muuuva osuus saeesa saadaan yhälösä Freeze = Φ( 0 C; Tempaverage; σ DailyTemp) Pr ecip, 21