RATKAISUJA UUSIUTUVAN ENERGIAN VAIHTELEVUUDEN ONGELMAAN Rauli Svento Uusiutuvan energian ajankohtaispäivä 23.1.2018 1/22/2018 Rauli Svento BCDC Energia R a t k a i s u j a u u s i u t u v a n e n e r g i a n v a i h t e l e v u u d e n o n g e l m a a n
MOTIVAATIO Vaihtelevuutta voidaan tasata kapasiteettimarkkinalla tai kysynnän hallinnalla Tarkastelen tässä esityksessä kysynnän hallintaa kolmella tasolla Järjestelmätasolla Yksittäisen voimalan tasolla Kuluttajien tasolla Hankkeen alustavia tuloksia 1/22/2018 CLICK TO EDIT NAME OF THE PRESENTATION
LITERATURE Gowrisankaran, G., Reynolds, S., Samano, M., 2016. Intermittency and the Value of Renewable Energy. Journal of Political Economy 124, 1187 1234. Hirth, L., 2016. The benefits of flexibility: The value of wind energy with hydropower. Applied Energy 181, 210 223. Jaramillo, O. A., Borja, M. A., Huacuz, J. M., 2004. Using hydropower to complement wind energy: A hybrid system to provide firm power. Renewable Energy 29, 1887 1909. Katz, J., Andersen, F. M., Morthorst, P. E., 2016. Load-shift incentives for household demand response: Evaluation of hourly dynamic pricing and rebate schemes in wind-based electricity system. Energy, In Press. Kopsakangas-Savolainen, M., Svento, R., 2012. Real-Time Pricing in the Nordic Power Markets. Energy Economics 34, 1131 1142. Kopsakangas-Savolainen, M., Svento, R., 2013. Promotion of Market Access for Renewable Energy in the Nordic Power Markets. Environmental and Resource Economics 54, 549 569. Matevosyan, J., Olsson, M., Söder, L., 2009. Hydropower planning coordinated with wind power in areas with congestion problems for trading on the spot and the regulating market. Electric Power Systems Research 79, 39 48. Sioshansi, R., 2010. Evaluating the Impacts of Real-Time Pricing on the Cost and Value of Wind Generation. IEEE Transactions on Power Systems 25, 741 748. Huuki, H., Karhinen, S., Kopsakangas-Savolainen, M., Svento, R. 2017. Flexible demand and flexible supply as enablers of variable energy integration. Presented at European Economic Association, Lisbon 21.-25.8. Krishnamurty, C. K. B., Vesterberg, M., Böök, H., Lindfors, A., Svento, R. 2018. Distributed demand response price reactions vs. small scale solar production. Mimeo. Ruokamo, E., Kopsakangas-Savolainen, M., Meriläinen, T., Svento, R. 2018. Towards flexible energy demand Preferences for dynamic contracts, services and emissions reductions.
KAKSOISJOUSTAVA POHJOISMAISEN SÄHKÖMARKKINAN MALLI Eksogeeninen tuulivoima Ydinvoima on must-run Lämpövoima kannattavuusrajalla Vesivoima optimoidaan dynaamisesti Kaksi kuluttajaryhmää, reaaliaikainen ja kiinteä hinnoittelu, osuus (α) eksogeeninen Huuki et al. 2017
VESIVOIMA TASAA TUULEN VAIHTELEVUUTTA 1/22/2018 Huuki et al. 2017
KULUTUSPROFIILI JA HINNAT RTP osuuden kasvu: kulutus tasoittuu, maksimihinta laskee, kiinteä keskihinta nousee Tuulen osuuden kasvu: pörssihinta laskee alhaisen kulutuksen tunneilla Huuki et al. 2017
LÄMPÖVOIMA Lämpökapasiteetti pienenee tuulivoiman osuuden kasvaessa Lämpökapasiteetti pienenee RTP osuuden kasvaessa Käyttöaste pienenee tuulivoiman osuuden kasvaessa ja kasvaa RTP osuuden kasvaessa Huuki et al. 2017
VOITOT JA PÄÄSTÖT 10 wind 15 wind 20 wind RTP share 33.3 66.6 99.9 33.3 66.6 99.9 33.3 66.6 99.9 Billing /MWh 62.21 65.08 65.77 59.72 63.75 64.83 56.74 61.88 63.60 Total profits /MWh 21.62 25.65 26.69 19.62 24.94 26.41 17.00 23.65 25.84 Emissions CO 2 /MWh 15.94 14.32 13.90 11.39 8.87 8.16 7.56 4.14 2.89 Huuki et al. 2017
AURINKOENNUSTEIDEN ONNISTUMINEN Solar radiation PV production KUVA: Herman Böök, Ilmatieteen laitos
1 MW AURINKOVOIMALAN ENNUSTE- VIRHEET 1/22/2018 KUVA: Herman Böök, Ilmatieteen laitos
1 161 321 481 641 801 961 1121 1281 1441 1601 1761 1921 2081 2241 2401 2561 2721 2881 3041 3201 3361 3521 3681 3841 4001 4161 4321 4481 4641 4801 4961 5121 5281 5441 5601 5761 5921 6081 6241 6401 6561 6721 6881 7041 7201 7361 7521 7681 7841 8001 8161 8321 8481 8641 ENNUSTEVIRHEEN KUSTANNUKSET SÄÄTÖSÄHKÖMARKKINALLA 0-5 -10-15 -20-25 -30-35 -40 Imbalance cost for short (α>0) (forecasted more than produced) Imbalance cost for long (α<0) (forecasted less than produced) Yhteenlaskettu kustannus 1321 /v Virtuaalivoimala: Käyttöveden lämmityksen optimointi 1/22/2018 KUVA: Hannu Huuki, SYKE, OyKKK
SÄHKÖLÄMMITTEINEN OMAKOTITALO, MÄLARDALEN 1/22/2018 Krishnamurty et al. 2018
PÄIVÄSÄÄSTÖT: RTP + OMA PIENTUOTANTO WINTER, RTP-a High income Low income Electrical heating Other heating Electrical heating Other heating Baseline 83.8 44.2 63.5 50.1 RTP-a 73.3 39.8 55.4 45.44 RTP-a + Solar Aggregate savings 69.8 36.2 51.9 41.8 14 (16.7) 8 (18) 11.6 (18.2) 8.3 (16.5) 1/22/2018 Kirishnamurty et al. 2018
VALINTAKOE Jokainen vastaaja vastaa kuuteen valintatilanteeseen Jokaisessa valintatilanteessa attribuuttien tasot vaihtelevat Vastaajien valintojen perusteella saadaan estimoitua esitettyjen tasojen välisiä vaihtosuhteita ja määritettyä tasoihin liittyviä maksuhalukkuuksia euromääräisinä VALINTATILANNE Vaihtoehto 1 Vaihtoehto 2 Perustilanne Siirtosopimus Kaista Aikasiirto Yleissiirto Lämmityksen ohjaaminen Sähkönmyyntisopimus Sähkönkulutuksen ohjaaminen Päästövähennys (CO2) Pörssisähkö (vaihteleva) Yleissähkö Yleissähkö klo 7.00-10.00 klo 17.00-20.00 Ei ohjausta Ei ohjausta klo 17.00-20.00 Ei ohjausta -30-10 0 Vuotuinen säästö 90 40 0 VALINTANI: 1/22/2018 Ruokamo et al. 2018
TULOKSIA Pörssisähkösopimuksen valinnasta vaaditaan vuositasolla kompensaatiota keskimäärin 66 verrattuna kiinteähintaiseen yleissähkösopimukseen Kaistasopimuksille voisi olla kysyntää markkinoilla, koska kuluttajat ovat indifferenttejä kiinteähintaisen yleissiirron ja kaistasopimuksien välillä Lämmityksen etäohjauksesta haluttaisiin kompensaatiota vuositasolla aamuisin keskimäärin 37 ja iltaisin puolestaan 63 Sähkönkulutuksen etäohjauksen kompensaatiovaatimukset vuositasolla ovat aamujen osalta 47 ja iltojen osalta 140 Kuluttajien keskimääräinen maksuhalukkuus systeemitason päästövähennyksen tasolle -30 on kohtuullisen suuri (119 euroa) Maksuhalukkuus ei kuitenkaan aktivoidu päästövähennyksen ollessa maltillisempi -10 1/22/2018 Ruokamo et al. 2018
YHTEENVETOA Kysyntäjouston potentiaali on olemassa Laaja tulkinta tärkeää, ei vain kysyntähuippujen tasaamista Yhteisöllisyyden mahdollisuus tunnistettava Kokeiluja käynnistettävä 1/22/2018 CLICK TO EDIT NAME OF THE PRESENTATION
KIITOS! bcdcenergia.fi @bcdcenergia