Optimal trading of wind power in the short term market

The energy reform, which is happening all over the world, is caused by the common concern of the future of the humankind in our shared planet. In order to keep the effects of the global warming inside of a certain limit, the use of fossil fuels must be reduced. The marginal costs of the renewable sources, RES are quite high, since they are new technology. In order to induce the implementation of RES to the power grid and lower the marginal costs, subsidies were developed in order to make the use of RES more profitable. From the RES perspective the current market is developed to favor conventional generation, which mainly uses fossil fuels. Intermittent generation, like wind power, is penalized in the electricity market since it is intermittent and thus diffi-cult to control. Therefore, the need of regulation and thus the regulation costs to the producer differ, depending on what kind of generation market participant owns. In this thesis it is studied if there is a way for market participant, who has wind power to use the special characteristics of electricity market Nord Pool and thus reach the gap between conventional generation and the intermittent generation only by placing bids to the market. Thus, an optimal bid is introduced, which purpose is to minimize the regulation costs and thus lower the marginal costs of wind power. In order to make real life simulations in Nord Pool, a wind power forecast model was created. The simulations were done in years 2009 and 2010 by using a real wind power data provided by Hyötytuuli, market data from Nord Pool and wind forecast data provided by Finnish Meteorological Institute. The optimal bid needs probability intervals and therefore the methodology to create probability distributions is introduced in this thesis. In the end of the thesis it is shown that the optimal bidding improves the position of wind power producer in the electricity market.

Energiauudistus, joka on tapahtumassa ympäri maailmaa on saanut alkunsa yhteisestä huolesta, joka on ihmiskunnan kohtalo jaetussa maailmassa. Pitääkseen ilmastonmuutoksen vaikutukset tietyn rajan sisällä, fossiilisten polttoaineiden käyttöä on vähennettävä. Monet uusiutuvan energian tuotantokustannukset ovat tällä hetkellä korkeita. Madaltaakseen uusiutuvan energian tuotantokustannuksia on jouduttu ottamaan käyttöön useita erilaisia tuotantotukia. Tuotantotuet ovat kuitenkin tarkoitettu väliaikaiseksi ratkaisuksi ja lopulta erilaisten uusiutuvien energiamuotojen on seisottava omilla jaloillaan. Uusiutuvan energiantuotannon kannalta katsottuna sähkömarkkinat on rakennettu suosimaan konventionaalista tuotantoa, joka pääasiassa käyttää fossiilisia polttoaineita. Jaksoittainen tuotanto, kuten tuulivoima, kärsii nykyjärjestelmästä luonteensa vuoksi, koska se on jaksoittaista ja siten vaikeasti hallittavaa. Tämän vuoksi säädön tarve ja säädöstä aiheutuvat kulut tuottajalle eroavat suuresti riippuen siitä minkälaista tuotantoa osapuolilla on kaupankäynnissä. Tässä työssä tutkitaan, voiko sähkömarkkinoilla toimija, jolla on tuulivoimatuotantoa, käyttää Nord Pool:n erityisominaisuuksia hyväksi ja täten kuroa konventionaalisen tuotannon ja jaksoittaisen tuotannon eroa ainoastaan asettamalla tarjouksia sähkömarkkinoille. Tämän vuoksi tullaan esittelemään optimaalinen tarjous markkinoille, jonka tarkoitus on minimoida tasehallinnasta aiheutuvia kuluja ja siten alentaa tuulivoimalla tuotetun sähkön tuotantokustannuksia. Saadakseen simuloitua Nord Poolissa tuulivoimatuottajan käyttäytymistä jouduttiin luomaan tuulivoimatuotannon ennustemalli. Simuloinnit suoritettiin vuosina 2009 ja 2010 käyttäen oikeaa tuulivoimadataa, jonka tarjosi Hyötytuuli, markkinadataa Nord Poolista sekä tuuliennustedataa, jonka tarjosi ilmatieteenlaitos. Optimitarjous tarvitsee todennäköisyysjakaumat ennusteen päälle, jonka vuoksi menetelmä niiden luomiseksi esitellään tässä työssä. Lopuksi työssä todetaan, että optimaalinen tarjous parantaa tuulivoimatuottajan asemaa sähkömarkkinoilla ja täten pienentää tuulivoiman tuotantokustannuksia.