Price spike forecasting in a competitive day-ahead energy market

Electricity price forecasting has become an important area of research in the aftermath of the worldwide deregulation of the power industry that launched competitive electricity markets now embracing all market participants including generation and retail companies, transmission network providers, and market managers. Based on the needs of the market, a variety of approaches forecasting day-ahead electricity prices have been proposed over the last decades. However, most of the existing approaches are reasonably effective for normal range prices but disregard price spike events, which are caused by a number of complex factors and occur during periods of market stress. In the early research, price spikes were truncated before application of the forecasting model to reduce the influence of such observations on the estimation of the model parameters; otherwise, a very large forecast error would be generated on price spike occasions. Electricity price spikes, however, are significant for energy market participants to stay competitive in a market. Accurate price spike forecasting is important for generation companies to strategically bid into the market and to optimally manage their assets; for retailer companies, since they cannot pass the spikes onto final customers, and finally, for market managers to provide better management and planning for the energy market. This doctoral thesis aims at deriving a methodology able to accurately predict not only the day-ahead electricity prices within the normal range but also the price spikes. The Finnish day-ahead energy market of Nord Pool Spot is selected as the case market, and its structure is studied in detail. It is almost universally agreed in the forecasting literature that no single method is best in every situation. Since the real-world problems are often complex in nature, no single model is able to capture different patterns equally well. Therefore, a hybrid methodology that enhances the modeling capabilities appears to be a possibly productive strategy for practical use when electricity prices are predicted. The price forecasting methodology is proposed through a hybrid model applied to the price forecasting in the Finnish day-ahead energy market. The iterative search procedure employed within the methodology is developed to tune the model parameters and select the optimal input set of the explanatory variables. The numerical studies show that the proposed methodology has more accurate behavior than all other examined methods most recently applied to case studies of energy markets in different countries. The obtained results can be considered as providing extensive and useful information for participants of the day-ahead energy market, who have limited and uncertain information for price prediction to set up an optimal short-term operation portfolio. Although the focus of this work is primarily on the Finnish price area of Nord Pool Spot, given the result of this work, it is very likely that the same methodology will give good results when forecasting the prices on energy markets of other countries.

Utilization of AMI-Technology in a Multilayered Demand Response Service Environment

This thesis studied the performance of Advanced metering infrastructure systems in a challenging Demand Response environment. The aim was to find out what kind of challenges and bottlenecks could be met when utilizing AMI-systems in challenging Demand Response tasks. To find out the challenges and bottlenecks, a multilayered demand response service concept was formed. The service consists of seven different market layers which consist of Nordic electricity market and the reserve markets of Fingrid. In the simulations the AMI-systems were benchmarked against these seven market layers. It was found out, that the current generation AMI-systems were capable of delivering Demand Response on the most challenging market layers, when observed from time critical viewpoint. Additionally, it was found out, that to enable wide scale Demand Response there are three major challenges to be acknowledged. The challenges hindering the utilization of wide scale Demand Response were related to poor standardization of the systems in use, possible problems in data connectivity solutions and the current electricity market regulation model.

Lauhdevoimakapasiteetin ennenaikaisen poistumisen energiataloudelliset vaikutukset

Tässä diplomityössä on tutkittu lauhdekapasiteetin ennenaikaisen markkinoilta poistumisen energiataloudellisia vaikutuksia. Tarkastelu toteutettiin sähkömarkkinamallinnuksen avulla luomalla kaksi erilaista lauhdekapasiteettiskenaariota perustuen arvioituun lauhdekapasiteetin poistumiseen sekä vastavuoroisesti sen säilymiseen markkinoilla. Skenaarioiden vaikutuksia tutkittiin myös herkkyystarkasteluin ja tuloksia analysoitiin energiataloudellisesta näkökulmasta. Työn tavoitteena oli selvittää lauhdekapasiteetin ennenaikaisen poistumisen energiataloudellista kustannusta. Viime vuosien pitkittynyt talouden taantuma on hillinnyt kysynnän ennakoitua kehitystä johtaen alhaiseen sähkön markkinahintatasoon. Samalla tiukentuneet energiatuotannon ympäristövaatimukset asettavat investointirasitteita perinteisille voimalaitoksille heikentäen niiden taloudellisen kannattavuuden edellytyksiä. Markkinasähkön alhainen hintataso yhdessä investointirasitteiden kanssa asettaa haasteita etenkin usein rajatuotantomuotona toimiville lauhdelaitoksille. Alhaisen kannattavuuden seurauksena lauhdekapasiteettia arvioidaan poistuvan ennen teknisen käyttöiän täyttymistä markkinoilta merkittävästi lähivuosina. Kapasiteetin poistuminen kasvattaa oman tuotannon ja kysynnän välistä tehovajetta, minkä vuoksi sähköjärjestelmän nähdään tiukentuvan merkittävästi ennen rakenteilla olevan ydinvoimalaitoksen valmistumista. Työssä toteutettujen mallinnusten perusteella lauhdekapasiteetin väheneminen nostaa sähkön hintatasoa sekä lisää korkeiden hintapiikkien esiintymistä merkittävästi suhteessa korkeamman kapasiteetin tuloksiin. Sähköjärjestelmä on hyvin tiukka ennen rakenteilla olevan ydinvoimalaitoksen käyttöönottoa, minkä vuoksi lauhdekapasiteetin eroavaisuuksien vaikutukset ovat merkittävä etenkin poikkeuksellisen kylmänä vuotena. Lauhdekapasiteetin merkitys pienenee selvästi 2020-luvulla, kun oma tuotantokapasiteetti kasvaa. Työn tulosten perusteella lähivuosina alhaisemman lauhdekapasiteetin aiheuttama vuotuinen energiataloudellinen kustannus on huomattavasti korkeampi kuin laitosten kannattavan ylläpidon vaatima kustannus.

Yritysten sähkön kysyntäjouston tuotteistaminen

Muuttuva sähköntuotantorakenne yhdessä Euroopan yhdentyvien sähkömarkkinoiden kanssa muuttaa energiayhtiöiden toimintaympäristöä tulevaisuudessa. Markkinoilta poistu-va säätökykyinen lauhdevoima ja lisääntyvä säiden mukaan vaihteleva tuuli- ja aurin-koenergia lisäävät säätövoiman tarvetta energiajärjestelmässä. Osa lisääntyvästä säätövoi-man tarpeesta voidaan kattaa kulutuksen kysyntäjoustoa lisäämällä. Tässä työssä tavoitteena on kehittää Savon Voima Oyj:lle kysyntäjoutopalvelu yritysasiak-kaille. Työssä kartoitetaan kysyntäjouston eri markkinapaikkojen mahdollisuuksia kysyntä-jouston toteuttamiselle, sekä käydään läpi niiden asettamia rajoitteita kysyntäjouston to-teuttamisen kannalta. Työn osana kehitettyä kysyntäjouston potentiaalin laskentatyökalua käytetään arvioitaessa valittujen pilottiasiakkaiden potentiaalia Elspot-markkinoille osallistuvan kysyntäjouston osalta. Laskennan tulosten perusteella kysyntäjouston toteuttaminen Elspot-markkinoille on kannattavaa valittujen pilottiasiakkaiden kohdalla. Työssä käydään läpi kysyntäjoustopalvelun prosessia, sen vaiheita sekä huomioon otettavia asioita tarjottaessa kysyntäjoustopalvelua yrityksille. Lopuksi esitetään liiketoimintamalli, jolla palvelua lähdetään yritysasiakkaille tarjoamaan. Liiketoimintamallissa esitetään koh-deryhmät ja markkinat kysyntäjouston toteuttamiselle.

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.

Lógica en la toma de decisiones de inversión en el sector de extracción de petróleo y gas natural

Este documento se centra en la presentación de información y análisis de la misma a la hora de establecer la manera en que empresas del sector de extracción de gas natural y generación de energía a base de dicho recurso, toman decisiones en cuanto a inversión, centrándose en la lógica que usan a la hora de emprender este proceso. Esto debido a la constante necesidad de establecer procesos que permitan tomar decisiones más acertadas, incluyendo todas las herramientas posibles para tal fin. La lógica es una de estas herramientas, pues permite encadenar factores con el fin de obtener resultados positivos. Por tal razón, se hace importante conocer el uso de esta herramienta, teniendo en cuentas de qué manera y en que contextos es usada. Con el fin de tener una mayor orientación, este estudio estará centrado en un sector específico, el cual es el de la extracción de petróleo y gas natural. Lo anterior entendiendo la necesidad existente de fundamentación teórica que permita establecer de manera clara la forma apropiada de tomar decisiones en un sector tan diverso y complejo como lo es el mencionado. El contexto empresarial actual exige una visión global, no basada en la lógica lineal causal que hoy se tiene como referencia. El sector de extracción de petróleo y gas natural es un ejemplo particular en cuanto a la manera en cuanto se toman decisiones en inversión, puesto que en su mayoría son empresas de capital intensivo, las cuales mantienen un flujo elevado de recursos monetarios.

Demand side response: patterns in Europe and future policy perspectives under capacity mechanisms

Demand Side Response (DSR) has been slow to emerge in European electricity markets. This paper aims to both examine the reasons for low levels of DSR in Europe and reflect on factors that might affect the participation of DSR in capacity mechanisms. It relies on available evidence from the literature, secondary data on existing DSR programmes and energy aggregator's data from industries participating in DSR. Findings show that changes to the duration of contracted loads under existing or new programmes might increase the penetration of DSR. The introduction of capacity mechanisms may increase DSR from demand turn down if longer response times were available.

Increasing thermal plant flexibility in a high renewables power system

Thermal generation is a vital component of mature and reliable electricity markets. As the share of renewable electricity in such markets grows, so too do the challenges associated with its variability. Proposed solutions to these challenges typically focus on alternatives to primary generation, such as energy storage, demand side management, or increased interconnection. Less attention is given to the demands placed on conventional thermal generation or its potential for increased flexibility. However, for the foreseeable future, conventional plants will have to operate alongside new renewables and have an essential role in accommodating increasing supply-side variability. This paper explores the role that conventional generation has to play in managing variability through the sub-system case study of Northern Ireland, identifying the significance of specific plant characteristics for reliable system operation. Particular attention is given to the challenges of wind ramping and the need to avoid excessive wind curtailment. Potential for conflict is identified with the role for conventional plant in addressing these two challenges. Market specific strategies for using the existing fleet of generation to reduce the impact of renewable resource variability are proposed, and wider lessons from the approach taken are identified.

What really matters in auction design

The most important issues in auction design are the traditional concerns of competition policy preventing collusive, predatory, and entry-deterring behaviour. Ascending and uniform-price auctions are particularly vulnerable to these problems, and the Anglo-Dutch auction a hybrid of the sealed-bid and ascending auctions may often perform better. Effective anti-trust policy is also critical. However, everything depends on the details of the context; the circum- stances of the recent U.K. mobile-phone license auction made an ascending format ideal, but this author (and others) correctly predicted the same for- mat would fail in the Netherlands and elsewhere. Auction design is not one size Þts all . We also discuss the 3G spectrum auctions in Germany, Italy, Austria and Switzerland, and football TV-rights, TV franchise and other radiospectrum auctions, electricity markets, and takeover battles.

Using baseline methods to identify non-technical losses in the context of smart grids

Demand response has gained increasing importance in the context of competitive electricity markets and smart grid environments. In addition to the importance that has been given to the development of business models for integrating demand response, several methods have been developed to evaluate the consumers' performance after the participation in a demand response event. The present paper uses those performance evaluation methods, namely customer baseline load calculation methods, to determine the expected consumption in each period of the consumer historic data. In the cases in which there is a certain difference between the actual consumption and the estimated consumption, the consumer is identified as a potential cause of non-technical losses. A case study demonstrates the application of the proposed method to real consumption data. © 2013 IEEE.

Istmo Centroamericano: estadísticas del subsector eléctrico (datos actualizados a 2001)

Incluye Bibliografía

Istmo Centroamericano: estadísticas del subsector eléctrico (datos actualizados a 2004)

Incluye Bibliografía

Previsão de Preço (LMP) por Redes GRNN

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Um modelo bi-nível para o investimento multi-etapa em capacidade de transmissão e geração de energia elétrica em mercados competitivos

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS