Markkinamekanismit sähkön tukkumarkkinoilla

Diplomityön tavoitteena on tehdä katsaus sähkömarkkinoiden integroitumiseen Euroopassa. Lisäksi keskeinen tavoite on löytää integraatiokehitystä ohjaavia tekijöitä, ja vertailla eri alueiden yhdistymiskehitystä. Markkinaintegraation taustalla on Euroopan Unionin tavoitteet luoda yhtenäiset sähkön sisämarkkinat. Aluksi kuitenkin luodaan alueelliset sähkömarkkinat, jotka yhdistetään yhteen myöhemmin. Työssä tarkastellaan Pohjoismaiden sähkömarkkinoita ja pörssitoimintaa. Tämän lisäksi paneudutaan Saksan, Ranskan, Hollannin ja Belgian sähkömarkkinoihin, sähköpörsseihin ja markkinaintegraatioprosesseihin. Näillä alueilla yhdistymisprosessit ovat edenneet kaikkein pisimmälle, joten ne ovat mielenkiintoisia tarkastelukohteita. Kutakin aluetta käsitellään sen omista lähtökohdista käsin ja lisäksi tehdään vertailu eri markkina-alueiden kehityksestä. Toinen näkökulma on tarkastella EU:n muiden alueiden (Iso-Britannia, Iberia, Italia ja Kreikka) sähkömarkkinoita ja integraatioprosesseja. Osassa näitä alueita on ollut ongelmia markkinoiden avaamisessa ja yhdistymiskehityksessä, joten näistä saadaan hyviä vertailukohtia. Merkittävä osa työtä on myös perehtyä erilaisiin hinnoittelumekanismeihin pörsseissä, ja siirtoverkon ruuhkaisuuden käsittelyyn liittyviin malleihin. Tässä yhteydessä esitellään myös yhdysvaltalaisia sähkömarkkinoita, ja siirtoverkon kapasiteetinjakomenetelmiä Euroopassa.

Ydinvoimalaitoksen vuosihuoltoajankohdan optimointi

Viimeaikoina ydinvoima on ollut vahvasti esillä mediassa. Keskustelut lisäydinvoimasta, sähköntuotantomuodoista, Olkiluodon kolmannen ydinvoimalaitosyksikön rakennustöistä, sähkön kulutuksen tulevaisuudesta ja nykyisestä taloustilanteesta ovat vaikuttaneet tarpeeseen tutkia sähkön tuotantokustannuksia ydinvoiman osalta. Tutkimuksessa keskitytään erityisesti ydinvoimalaitosyksiköiden vuosihuolto- ja polttoainekustannuksiin, jotka muodostavat suurimman suunnitellun yksittäisen kustannuserän ydinvoiman käyttöön liittyen. Työ tehdään Teollisuuden Voima Oyj:lle, joka pääsääntöisesti toimii Eurajoen Olkiluodossa. Työssä optimoidaan jokaiselle Olkiluodon ydinvoimalaitosyksikölle mahdollisimman edullinen vuosihuoltoajankohta. Optimaalisin ajankohta määrittyy edullisimman sähkön hinnan, ihanteellisimman käyttöjakson pituuden sekä resurssien saatavuuden perusteella. Ydinvoimalaitosyksiköiden vuosihuoltoajankohdat suunnitellaan siten, että vuosihuollot ovat kokonaisuudessaan ja laitosyksikkökohtaisesti optimaaliset. Työn lopputuloksena on esitys Olkiluodon ydinvoimalaitosyksiköiden optimaalisista vuosihuoltoajankohdista. Työn tuloksien myötä Teollisuuden Voima Oyj:llä on mahdollisuus pienentää vuosihuoltokustannuksiaan ja osaltaan vaikuttaa ydinvoimalla tuotetun sähkön kannattavuuteen. Vuosihuoltoajankohdan optimointi palvelee myös Teollisuuden Voima Oyj:n osakkaiden vaatimuksia.

Sähköverkkoyhtiöiden omistajuus ja omistajuusstrategiat Suomessa

Kandidaatintyössä tarkastellaan Suomessa toimivien sähköverkkoyhtiöiden omistajuutta ja yleisesti käytössä olevia omistajuusstrategioita, sekä pohditaan onko omistajuudella vaikutusta yhtiössä valittuun omistajuusstrategiaan. Työssä kartoitetaan Suomessa toimivien sähkönjakeluyhtiöiden tietoja, sekä tarkastellaan yhtiöiden toimintaa sekä liiketoiminnalliselta kannalta, että asiakkaan näkökulmasta.

Taselaskentajärjestelmän kehittäminen pohjoismaisille sähkömarkkinoille

Pohjoismaisia sähkömarkkinoita ollaan avaamassa myös vähittäismarkkinoiden osalta. Jotta vähittäismarkkinoista saataisiin toimiva, kaikille avoin ja tasapuolinen kauppapaikka, on markkinamenetelmiä yhtenäistettävä. Yhtenäistäminen tarkoittaa muutoksia ennen kaikkea taseselvityksessä ja viestiformaateissa. Tämä tarkoittaa lisätyötä eri markkinaosapuolille ja heidän järjestelmätoimittajilleen. Tässä työssä tutkittiin näköpiirissä olevien muutosten vaikutuksia järjestelmätoimittajan valmiiseen jakeluverkonhaltijoille suunnattuun tietojärjestelmätuotteeseen. Tavoitteena oli selvittää, mitä muutoksia markkinoille on tulossa lähivuosina, tutkia mitkä niiden tuomat vaatimukset ovat tuotteelle ja minkälaisia muutoksia tuotteeseen nämä markkinamuutokset aiheuttavat. Tutkimuksen pohjalta pystyttiin arvioimaan vaadittavat toimenpiteet ja markkinoilla tapahtuvien muutosten vakavuus kohteena olevalle tietojärjestelmälle. Tutkimuksen sivutuotteena havaittiin myös muita kehityskohteita, jotka toisivat tuotteelle lisäarvoa.

Challenges in transferring the hydropower control centre

Euroopan sähkömarkkinat ovat viime vuosikymmeninä olleet suurien muutoksien kohteena näiden yhtenäistämisprojektin seurauksena. Fortum, yksi Euroopan johtavista energia-alan yrityksistä valmistautuu tähän muutokseen toteuttamalla omia yrityksen sisäisiä muutoksia, tavoitteenaan yksinkertaistaa organisaatiorakennettaan ja parantaa tehokkuuttaan. Yksi suuri muutos tähän liittyen on vesivoimavalvomojen lokalisaatioprojekti. Vesivoimavalvomojen uudelleenlokalisaation ja vesivoiman käytönvalvojien ikääntymisen myötä nähtiin tarpeelliseksi tehdä tutkimus käytönvalvojien hiljaisesta tiedosta. Näin ollen, tässä diplomityössä perehdyttiin Fortumin vesivoiman käytönvalvojien kompetensseihin ja näiden hiljaiseen tietoon. Tutkimusaiheena oli selvittää minkälaista hiljaista tietoa käytönvalvojat omaavat, ja mikä osa tästä tiedosta muodostaa sen kriittisen osaamisen, jota halutaan säilyttää ja kehittää. Tutkimustyypiksi muodostui kvalitatiivinen, jonka päämetodi oli puoli-avoin haastattelu. Tutkimus koostui seuraavista vaiheista: tarkkailu, tekstianalyysi, haastattelu, transkriptio ja data analyysi. Haastatteluja tehtiin kahdeksan, joista kerääntyi yli 24 tuntia haastattelumateriaalia. Tästä materiaalista muodostettiin analyysien avulla taulukko, jonka avulla tunnistettiin ne osa-alueet, joihin käytönvalvojan tärkeimmät kompetenssit liittyvät. Tuloksilla saatiin myös kerättyä lista korjaus- ja kehityskohteista, sekä tarkemmat määritykset jatkotutkimukselle.

Sähkön hinta pohjoismaisilla sähkömarkkinoilla

Kandidaatintyössä käsitellään sähkön tukkuhintaa pohjoismaisilla sähkömarkkinoilla. Työn tavoitteena on selvittää kuinka sähkön hinta määräytyy markkinoilla, mitkä tekijät siihen vaikuttavat sekä kuinka hinta on kehittynyt. Lisäksi tavoitteena on arvioida markkinoiden kehitysnäkymiä. Sähkön hinnalle on ominaista suuri vaihtelu, mikä tekee markkinoista hyvin haasteelliset. Suuren hinnanvaihtelun ja sen ennalta arvaamattomuuden vuoksi markkinoilla toimivilla osapuolilla on toiminnassaan merkittäviä riskejä. Riskien ymmärtäminen ja niiltä suojautuminen on markkinoilla toimimisen edellytys. Sähkön hinta on selvästi noussut vuodesta 1999 vuoteen 2011. Tulevaisuudessa sähkön hinnan arvioimisessa oleellista on sähkön hintaan vaikuttavien tekijöiden kehitys. Markkinoiden kehityssuuntauksilla ja yleisellä maailmantalouden kehityksellä voi olla ratkaiseva vaikutus sähkön hinnan kehitykseen.

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.

Viron sähkömarkkinoiden vapautumisen hyödyntäminen ISS-konsernin liiketoiminnassa

Euroopan Unionin tavoitteena on vapauttaa ja yhdentää sähkömarkkinoita. Sähkömarkkinoiden vapautumisella ja yhdentymisellä EU:ssa taataan toimivat sisämarkkinat siirtovarmuudeltaan ja vähennetään energiariippuvuutta kolmansista maista. Sähkömarkkinoiden vapautuminen on toteutunut vaiheittain ja Virossa sähkömarkkinat ovat edelleen osittain säännöstellyt. EU:n lainsäädännön mukaan sähkömarkkinat tuli vapauttaa vuoteen 2007 mennessä, mutta Viro sai siirtymäkauden vuoteen 2013 saakka mm. rakenteellisten ongelmien vuoksi. Imatran Seudun Sähköllä on omistuksessa Virossa toimiva sähköyhtiö, Imatra Elekter AS. Työn tavoitteena oli selvittää Viron sähkömarkkinoiden toimintaa, markkinoiden vapautumisen vaikutuksia ja vapautumisen hyödyntämismahdollisuuksia Imatran Seudun Sähkön liiketoiminnassa. Viron sähkömarkkinat ovat hyvin erikoiset ja kilpailutilanne markkinoiden vapautumisen jälkeen on haastava. Markkinat ovat hyvin keskittyneet yhden osapuolen suuren markkinaosuuden vuoksi ja sähkön tuotanto perustuu lähes yksinomaan yhdellä polttoaineella keskitetysti tuotettuun energiaan. Huolimatta näistä seikoista markkinoilla on paljon myös mahdollisuuksia, joita tässä työssä selvitettiin. Työn tuloksena saatiin muodostettua liiketoimintastrategia energia- ja verkkoliiketoiminnalle. Lisäksi työssä pohdittiin energian tuotantomahdollisuuksia Virossa ja selvitystyö tuotti tulokseksi varteenotettavia energian tuotantomahdollisuuksia.

Lämpötilamuutosten aiheuttamien volyymi- ja hintapiikkien suojaaminen yhteispohjoismaisilla sähkömarkkinoilla

Säätilan muutokset ovat Pohjoismaissa iso riski niin yrityksille, kotitalouksille, kuin sähkön myyjille/tuottajille. Säätilan muutoksia ja niistä seuraavia kulutus- ja hintavaihteluita vastaan voidaan suojautua oikeanlaisella riskienhallintapolitiikalla sekä oikeanlaisilla suojausinstrumenteilla. Tässä työssä perehdytään case-yritys Lappeenrannan Energian riskienhallintaan sekä erityisesti talvikauden aikana ilmeneviin lämpötilan muutoksien aiheuttamiin hinta- ja kulutuspiikkeihin. Työssä käydään läpi eri vaihtoehtoja, joilla suojausta ja riskienhallintaa voisi parantaa ja mitkä johdannaiset soveltuvat riskienhallinnan tueksi. Työssä havaitaan, että riskienhallinnan tukena on syytä käyttää johdannaisia mahdollisimman monipuolisesti, jolloin liiketoiminnan kassavirrat pysyvät tasapainossa ja nouseva kulutus- ja hintakäyrä voidaan ”valjastaa”. Pörssijohdannaiset eivät pelkästään ratkaise suojausongelmaa, sillä niiden suojausteho on rajallinen, eivätkä ne sovellu yksinään kyseisiltä riskeiltä suojautumiseen. Pörssijohdannaisten lisäksi on syytä käyttää räätälöityjä tuotteita, jotta suojauksesta saataisiin mahdollisimman kattava.

Sähkönmyyntiyhtiön riskienhallinnan kehittäminen

Sähkönmyyntiyhtiön liiketoimintaan liittyy muiden yritysten toiminnan tavoin erilaisia riskejä. Riskit jaetaan operationaalisiin ja markkinariskeihin. Operationaalisia riskejä ovat esimerkiksi erilaiset henkilöstöön, tietojärjestelmiin tai operatiiviseen toimintaan liittyvät riskit. Sähkönmyyntiyhtiön liiketoimintaan kohdistuu myös erilaisia markkinariskejä, joihin tyypillisesti liittyy sekä voiton että tappion mahdollisuus. Sähkönmyyntiyhtiön liiketoimintaan liittyviä markkinariskejä ovat esimerkiksi volyymiriski, profiiliriski, hintariski ja johdannaisriski. Työssä käydään läpi myös muita markkinariskejä sekä pohditaan riskien suojautumiskeinoja. Markkinariskejä voidaan hallita useiden eri keinojen avulla. Tavallisimpia näistä ovat esimerkiksi johdannaisten ja peak- sekä profiilituotteiden hankkiminen, joiden avulla hallitaan markkinahintojen muutosten vaikutuksia liiketoiminnan tulokseen. Lisäksi yritys voi käyttää riskienhallintakeinoina monipuolista jälkilaskentaa sekä raportointia liiketoiminnan keskeisiltä osilta. Erityisesti riskienhallintakeinona käytetään erilaisia riskimittareita, joista Profit at Risk-riskimittarin katsottiin soveltuvan parhaiten sähkönmyyntiyhtiön riskienhallinnan tueksi. Riskienhallinnan kehityksen näkökulmasta yrityksen on syytä miettiä sopimusten hinnoitteluaan sekä suojausstrategiaansa.

Suomen energiajärjestelmä

Suomen energialähteiden käyttö on pysynyt likimain samana viime vuosikymmenen aikana. Uusiutuvien energialähteiden käyttö (tuulivoima, aurinkovoima, biopolttoaineet) on lisääntynyt ja fossiilisten energialähteiden käyttö vähentynyt. Energian kokonaiskulutus ja lämmönkulutus on vuosikymmenen aikana laskenut hieman ja sähkönkulutus on lisääntynyt lisääntyvän infrastruktuurin myötä. Suomen kantaverkko ei ole vuosikymmenen aikana kokenut suuria muutoksia. Suomi kuuluu osana pohjoismaiden yhteisiä sähkömarkkinoita, joissa vallitsee vapaa kilpailu. Suomen energiajärjestelmän sähköntuotto on tällä hetkellä varsin tuontipainotteinen ja Suomi ei ole pystynyt vuosikymmenen aikana vastaamaan sähkön kysyntään, mikä tarkoittaa sähkön tuonnin lisääntymistä. Lämmöntuotanto ja -kulutus ovat pysyneet vuosikymmenen aikana likimain ennallaan. Lähitulevaisuudessa Suomen energiaomavaraisuus nousee ja Suomi voi jopa vuonna 2050 olla jo sähkön nettoviejä ja myös energiajärjestelmän aiheuttamat kokonaispäästöjä alenevat radikaalisti. Liikenne sähköistyy ja älykkäät sähköverkot tekevät tuloaan. Tässä työssä tutustutaan Suomen nykyiseen energiajärjestelmään, tehdään katsaus tulevaisuuteen ja vertaillaan Suomen energiajärjestelmää kansainvälisesti.

Hydrologisen tilanteen ja tuulivoimatuotannon muutosten vaikutus vesiarvoihin pohjoismaisilla sähkön spot-markkinoilla

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.

Sähkönmyyntiyhtiöiden riskienhallinnan haasteet ja kehittäminen

Diplomityön tavoitteena on esitellä sähkökaupan ja erityisesti sähköyhtiöiden kokemia sähkönmyynnin riskejä sekä kuvata sähkönmyyntiin liittyvää riskienhallinnan problematiikkaa. Tarkastelun näkökulmana on tietojärjestelmien ja saatavissa olevan tiedon hyödyntäminen energiayhtiöiden riskienhallinnassa. Toinen päätavoitteista on tutkia, kuinka saatavilla olevaa tiedon hyödyntämistä voidaan kehittää sähkönmyynnin hinnoittelussa sekä suojausten suunnittelussa. Työ toteutettiin työskentelemällä asiantuntijana energia-alaan keskittyneessä ohjelmistoyrityksessä sekä haastattelemalla yhdeksän suomalaisen sähkönmyyntiyhtiön henkilöitä riskienhallinnan haasteiden sekä tietojärjestelmien näkökulmasta. Saatavilla olevien tietojen nykyistä parempi hyödyntäminen ja automatisointi voivat auttaa pienentämään yhtiöiden riskitasoa ja parantaa menestymisen edellytyksiä sähkönmyynnin vähittäismarkkinoilla. Lisäksi kulloiseenkin markkinatilanteeseen sopivat sähkön hankintahinnan suojausstrategiat sekä monipuoliset dynaamiset hinnoittelumallit auttavat pienentämään yhtiön kokemia riskejä tai niiden vaikutuksia. Näiden hyödyntäminen vaatii laajaa ymmärrystä sähkö- ja johdannaismarkkinoiden toiminnasta sekä usein myös nykyisten tietojärjestelmien kehittämistä. Tulevaisuudessa yhä yleistyvä hajautettu tuotanto sekä kysynnän jousto asettavat tietojärjestelmille uusia vaatimuksia, jotka toteutuessaan mahdollistavat uudenlaisten palveluiden käyttöönoton sekä voivat tuoda tilaa myös alan uusille toimijoille. Työssä käsitellään energiayhtiöiden kokemia riskejä sähkönmyynnin näkökulmasta, esitellään alan yleisimmät riskit sekä keinot ja työkalut niiltä suojautumiseen. Työn lopuksi tarkastellaan sähkönmyynnin ja –hankinnan oleellisimpia prosesseja riskienhallinnan kehittämisen näkökulmasta.

Energiatoimialan allianssien kehitys Euroopassa vuosina 1990-2009

Tämän kandidaatintutkielman aiheena on selvittää ja analysoida energiatoimialan allianssien kehitystä Euroopassa vuosien 1990–2009 aikana. Euroopan energia- ja sähkömarkkinat muuttuivat 1980-luvun lopulla, jolloin kansallisia monopoleja puret-tiin ja energia- ja sähkötoimialalle haluttiin luoda kilpailulliset markkinat. Tarkoituksena on tutkia, onko energiatoimialalla muodostettu alliansseja noususuhdanteisesti vuosien 1990–2009 aikana. Tutkimusaineiston avulla on pyritty selvittämään, millaisia alliansseja energiatoimialalla on solmittu, mitkä motiivit ovat vaikuttaneet allianssin muodostamiseen, mitkä kriteerit ovat vaikuttaneet allianssipartnerin valintaan ja mihin toimialaan allianssipartnerit kuuluvat. Tässä tutkimuksessa allianssit on rajattu koskemaan yhteisyrityksiä ja strategisia alliansseja. Motiiveja allianssien muodostamiseen on käsitelty kolmen eri teorian pohjalta, jotka ovat resurssiperusteinen teoria, transaktiokustannusteoria ja strategisten ja sosiaalisten aspektien teoria. Allianssikumppanin valintaan vaikuttavia tekijöitä on käsitelty tehtävä- ja partnerisuuntautuneita kriteereitä koskevan teorian pohjalta. Tutkimuksen empiirisessä osassa on käytetty SDC Platinum-tietokantaa, josta on saatu kaikki Euroopassa muodostetut energia-alan allianssit vuosina 1990–2009. SDC Platinum-tietokannasta saatavaa aineistoa on kuvailtu ja analysoitu laadullisin menetelmin.

Cascade hydropower capacity increase profitability analysis with optimisation modelling

The electricity market and climate are both undergoing a change. The changes impact hydropower and provoke an interest for hydropower capacity increases. In this thesis a new methodology was developed utilising short-term hydropower optimisation and planning software for better capacity increase profitability analysis accuracy. In the methodology income increases are calculated in month long periods while varying average discharge and electricity price volatility. The monthly incomes are used for constructing year scenarios, and from different types of year scenarios a long-term profitability analysis can be made. Average price development is included utilising a multiplier. The method was applied on Oulujoki hydropower plants. It was found that the capacity additions that were analysed for Oulujoki were not profitable. However, the methodology was found versatile and useful. The result showed that short periods of peaking prices play major role in the profitability of capacity increases. Adding more discharge capacity to hydropower plants that initially bypassed water more often showed the best improvements both in income and power generation profile flexibility.