Inserção de todos os consumidores no mercado liberalizado de energia elétrica: oportunidades e desafios

O processo de liberalização do setor elétrico em Portugal Continental seguiu uma metodologia idêntica à da maior parte dos países europeus, tendo a abertura de mercado sido efetuada de forma progressiva. Assim, no âmbito do acompanhamento do setor elétrico nacional, reveste-se de particular interesse caracterizar a evolução mais recente do mercado liberalizado, nomeadamente em relação ao preço da energia elétrica. A previsão do preço da energia elétrica é uma questão muito importante para todos os participantes do mercado de energia elétrica. Como se trata de um assunto de grande importância, a previsão do preço da energia elétrica tem sido alvo de diversos estudos e diversas metodologias têm sido propostas. Esta questão é abordada na presente dissertação recorrendo a técnicas de previsão, nomeadamente a métodos baseados no histórico da variável em estudo. As previsões são, segundo alguns especialistas, um dos inputs essenciais que os gestores desenvolvem para ajudar no processo de decisão. Virtualmente cada decisão relevante ao nível das operações depende de uma previsão. Para a realização do modelo de previsão de preço da energia elétrica foram utilizados os modelos Autorregressivos Integrados de Médias Móveis, Autoregressive / Integrated / Moving Average (ARIMA), que geram previsões através da informação contida na própria série temporal. Como se pretende avaliar a estrutura do preço da energia elétrica do mercado de energia, é importante identificar, deste conjunto de variáveis, quais as que estão mais relacionados com o preço. Neste sentido, é realizada em paralelo uma análise exploratória, através da correlação entre o preço da energia elétrica e outras variáveis de estudo, utilizando para esse efeito o coeficiente de correlação de Pearson. O coeficiente de correlação de Pearson é uma medida do grau e da direção de relação linear entre duas variáveis quantitativas. O modelo desenvolvido foi aplicado tendo por base o histórico de preço da eletricidade desde o inicio do mercado liberalizado e de modo a obter as previsões diária, mensal e anual do preço da eletricidade. A metodologia desenvolvida demonstrou ser eficiente na obtenção das soluções e ser suficientemente rápida para prever o valor do preço da energia elétrica em poucos segundos, servindo de apoio à decisão em ambiente de mercado.

Emove

A Work Project, presented as part of the requirements for the Award of a Masters Degree in Management from the NOVA – School of Business and Economics

Venäjän sähkömarkkinareformi

Työn tarkoituksessa on luoda kokonaisvaltainen kuva Venäjän sähkösektorista ja siellä suoritettavasta reformista. Työ johdattelee lukijan aiheeseen kuvaamalla Venäjän sähkösektorin- ja markkinoiden tilaa ennen reformia. Tässä on tärkeää ymmärtää, kuinka kulutus ja tuotanto kohtasivat. Tämän jälkeen siirrytään selvittämään reformin syitä, suuntia ja päämääriä. Reformin kolme pääkohtaa ovat lainsäädännöllisen viitekehyksen luominen, sähkösektorin uudelleenjärjestely sekä uusien sähkömarkkinoiden kehittäminen ja täytäntöönpano. Uudelleenjärjestely on valtava prosessi, joka koskettaa koko Venäjän sähkömarkkinoita. Tämän prosessin keskeisenä tekijänä tosin on lähes monopoliasemaa nauttiva Unified Energy System of Russia. Tätä prosessia pyritään kuvaamaan alusta asti tähän päivään saakka. Toinen merkittävä prosessi on ollut uuden sähkömarkkinamallin kehittäminen ja tämän käyttöönotto. Työssä kuvataan tämän uuden mallin toimintaa ja rakennetta, ja työn loppupuolella pyritään selvittämään Venäjän sähkösektorin tulevaisuuden suunnitelmia, haasteita ja ennusteita.

Regime Switching Models for Electricity Time Series that Capture Fat Tailed Distributions

In the power market, electricity prices play an important role at the economic level. The behavior of a price trend usually known as a structural break may change over time in terms of its mean value, its volatility, or it may change for a period of time before reverting back to its original behavior or switching to another style of behavior, and the latter is typically termed a regime shift or regime switch. Our task in this thesis is to develop an electricity price time series model that captures fat tailed distributions which can explain this behavior and analyze it for better understanding. For NordPool data used, the obtained Markov Regime-Switching model operates on two regimes: regular and non-regular. Three criteria have been considered price difference criterion, capacity/flow difference criterion and spikes in Finland criterion. The suitability of GARCH modeling to simulate multi-regime modeling is also studied.

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.

Tasehallinnan kehittäminen Suomen sähkömarkkinoilla

Tämän diplomityön tavoitteena oli tutkia tasehallinnan kehittämismahdollisuuksia Suomessa järjestelmävastaavan näkökulmasta. Sähköjärjestelmässä tulee vallita jatkuvasti tasapaino tuotannon ja kulutuksen välillä, tämän järjestelmävastaavan vastuulla olevan tasapainon ylläpitoa kutsutaan tehotasapainon hallinnaksi. Työssä pääasiasiallinen huomio oli markkinalähtöisessä tehotasapainon hallinnan kehittämisessä. Tuotantosuunnitelmat ovat ratkaisevassa osassa sähköjärjestelmän muutoksia ennustettaessa ja suunniteltaessa. Pääasiassa tutkimus kohdistuu tuotantosuunnitelmien tarkentamisen mahdollisuuksien analysointiin sekä tarkentamisesta aiheutuvien muutosten selvittämiseen. Työn yhteydessä toteutettiin sopivalla otannalla kyselytutkimus, jonka oli tarkoitus antaa tietoa Eurooppalaisista käytännöistä asian suhteen. Tutkimusten pohjalta päädyttiin malliin, jossa tuotantosuunnitelmien jaksonpituutta lyhennettäisiin nykyisestä 60 minuutista 15 minuuttiin. 15 minuutin jaksonpituus ulottuisi koko tuotantotaseen käsittelyyn, mukaan lukien säätösähkömarkkinat ja muut tehokaupat.

Distributed energy resources in an electricity retailer’s short-term profit optimization

Liberalization of electricity markets has resulted in a competed Nordic electricity market, in which electricity retailers play a key role as electricity suppliers, market intermediaries, and service providers. Although these roles may remain unchanged in the near future, the retailers’ operation may change fundamentally as a result of the emerging smart grid environment. Especially the increasing amount of distributed energy resources (DER), and improving opportunities for their control, are reshaping the operating environment of the retailers. This requires that the retailers’ operation models are developed to match the operating environment, in which the active use of DER plays a major role. Electricity retailers have a clientele, and they operate actively in the electricity markets, which makes them a natural market party to offer new services for end-users aiming at an efficient and market-based use of DER. From the retailer’s point of view, the active use of DER can provide means to adapt the operation to meet the challenges posed by the smart grid environment, and to pursue the ultimate objective of the retailer, which is to maximize the profit of operation. This doctoral dissertation introduces a methodology for the comprehensive use of DER in an electricity retailer’s short-term profit optimization that covers operation in a variety of marketplaces including day-ahead, intra-day, and reserve markets. The analysis results provide data of the key profit-making opportunities and the risks associated with different types of DER use. Therefore, the methodology may serve as an efficient tool for an experienced operator in the planning of the optimal market-based DER use. The key contributions of this doctoral dissertation lie in the analysis and development of the model that allows the retailer to benefit from profit-making opportunities brought by the use of DER in different marketplaces, but also to manage the major risks involved in the active use of DER. In addition, the dissertation introduces an analysis of the economic potential of DER control actions in different marketplaces including the day-ahead Elspot market, balancing power market, and the hourly market of Frequency Containment Reserve for Disturbances (FCR-D).

"Riesgo de oportunismo del Gobierno en el sector eléctrico colombiano". Aproximación al diseño institucional de la regulación eléctrica en Colombia

Análisis del riesgo de oportunismo del gobierno Colombiano planteado por el diseño institucional y normativo de la CREG, y favorecido por una notoria concentración de calidades en cabeza del Estado Colombiano como agente de mercado y regulador.

A (des) construção dos modelos regulatórios no setor de energia elétrica do Brasil: instabilidades, incertezas e a reforma institucional de 2004

Nos últimos anos, a indústria elétrica brasileira passou, basicamente, por duas reestruturações setoriais, implantadas segundo políticas e ideologias divergentes, mas que convergiram para o mesmo objetivo final: a busca por investimentos privados para dar suporte à expansão do sistema. Esse é o grande desafio do novo modelo institucional de 2004, que surge em um ambiente conturbado, de forte percepção de riscos e incertezas. A própria instabilidade regulatória é a grande responsável pelo recuo e ponderação na hora de investir. Contudo, a pergunta que se faz na presente pesquisa objetiva identificar os fatores motivadores da nova reestruturação setorial. Só assim, pode-se correlacionar os fatos do passado com a recente reforma, identificando possíveis deficiências e fatores críticos de sucesso. Para tanto, o presente estudo recorreu à literatura existente, assim como a entrevistas semi-estruturadas com especialistas do setor elétrico brasileiro. Os dados foram analisados qualitativamente, por meio de categorias estabelecidas a posteriori, buscando-se aceitar ou refutar suposições. As evidências sugerem que, apesar de a nova reforma institucional ter realizado avanços, ao introduzir mecanismos absorvidos, principalmente, a partir das experiências regulatórias dos últimos anos, dificuldades ainda permanecem e devem ser enfrentadas, especialmente no que tange à mitigação dos riscos ambientais e regulatórios, este último, percebido com maior intensidade a partir de 2004. Sendo assim, cabe ao governo federal, representado pelo Ministério de Minas e Energia (MME), conseguir atrair investimentos e proporcionar estabilidade regulatória, a fim de afastar o “fantasma” do racionamento.

Análises e estudos para alocação e ajustes de dispositivos de proteção em redes de média tensão de energia elétrica com geração distribuída

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Biocombustibles en Argentina, Brasil y Colombia : Avances y limitaciones

Los biocombustibles introducen espacios agrícolas en la producción energética. Luego modifican la gobernanza de las redes energéticas y de los territorios productivos. Las principales críticas a los biocombustibles se dirigen a su producción a partir de cultivos tradicionales, pero interesa preguntarse también sobre la sostenibilidad de su producción a partir de cultivos alternativos, que no competirían con los cultivos alimentarios, puesto que se ubicarían en regiones agrícolas marginales. El texto trata sobre las producciones de biocombustibles de los países de América del Sur, en sus contextos internacionales, nacionales y locales. Se profundiza la mirada sobre Argentina, Brasil y Colombia, líderes continentales en el sector. Se analizan la evolución del mercado energético, los actores involucrados y las políticas implementadas. A otra escala, se plantea la puesta en marcha de las cadenas de biocombustibles alternativos.

Case studies of the effects of a total solar eclipse on weather with varying degrees of cloud cover using a local numerical weather prediction model

The importance of renewable energies for the European electricity market is growing rapidly. This presents transmission grids and the power market in general with new challenges which stem from the higher spatiotemporal variability of power generation. This uncertainty is due to the fact that renewable power production results from weather phenomena, thus making it difficult to plan and control. We present a sensitivity study of a total solar eclipse in central Europe in March. The weather in Germany and Europe was modeled using the German Weather Service's local area models COSMO-DE and COSMO-EU, respectively (http://www.cosmo-model.org/). The simulations were performed with and without considering a solar eclipse for the following 3 situations: 1. An idealized, clear-sky situation for the entire model area (Europe, COSMO-EU) 2. A real weather situation with mostly cloudy skies (Germany, COSMO-DE) 3. A real weather situation with mostly clear skies (Germany, COSMO-DE) The data should help to evaluate the effects of a total solar eclipse on the weather in the planetary boundary layer. The results show that a total solar eclipse has significant effects particularly on the main variables for renewable energy production, such as solar irradiation and temperature near the ground.

Biocombustibles en Argentina, Brasil y Colombia : Avances y limitaciones

Los biocombustibles introducen espacios agrícolas en la producción energética. Luego modifican la gobernanza de las redes energéticas y de los territorios productivos. Las principales críticas a los biocombustibles se dirigen a su producción a partir de cultivos tradicionales, pero interesa preguntarse también sobre la sostenibilidad de su producción a partir de cultivos alternativos, que no competirían con los cultivos alimentarios, puesto que se ubicarían en regiones agrícolas marginales. El texto trata sobre las producciones de biocombustibles de los países de América del Sur, en sus contextos internacionales, nacionales y locales. Se profundiza la mirada sobre Argentina, Brasil y Colombia, líderes continentales en el sector. Se analizan la evolución del mercado energético, los actores involucrados y las políticas implementadas. A otra escala, se plantea la puesta en marcha de las cadenas de biocombustibles alternativos.

Biocombustibles en Argentina, Brasil y Colombia : Avances y limitaciones

Los biocombustibles introducen espacios agrícolas en la producción energética. Luego modifican la gobernanza de las redes energéticas y de los territorios productivos. Las principales críticas a los biocombustibles se dirigen a su producción a partir de cultivos tradicionales, pero interesa preguntarse también sobre la sostenibilidad de su producción a partir de cultivos alternativos, que no competirían con los cultivos alimentarios, puesto que se ubicarían en regiones agrícolas marginales. El texto trata sobre las producciones de biocombustibles de los países de América del Sur, en sus contextos internacionales, nacionales y locales. Se profundiza la mirada sobre Argentina, Brasil y Colombia, líderes continentales en el sector. Se analizan la evolución del mercado energético, los actores involucrados y las políticas implementadas. A otra escala, se plantea la puesta en marcha de las cadenas de biocombustibles alternativos.

Electricity price forecasting accounting for renewable energies: optimal combined forecasts

Electricity price forecasting is an interesting problem for all the agents involved in electricity market operation. For instance, every profit maximisation strategy is based on the computation of accurate one-day-ahead forecasts, which is why electricity price forecasting has been a growing field of research in recent years. In addition, the increasing concern about environmental issues has led to a high penetration of renewable energies, particularly wind. In some European countries such as Spain, Germany and Denmark, renewable energy is having a deep impact on the local power markets. In this paper, we propose an optimal model from the perspective of forecasting accuracy, and it consists of a combination of several univariate and multivariate time series methods that account for the amount of energy produced with clean energies, particularly wind and hydro, which are the most relevant renewable energy sources in the Iberian Market. This market is used to illustrate the proposed methodology, as it is one of those markets in which wind power production is more relevant in terms of its percentage of the total demand, but of course our method can be applied to any other liberalised power market. As far as our contribution is concerned, first, the methodology proposed by García-Martos et al(2007 and 2012) is generalised twofold: we allow the incorporation of wind power production and hydro reservoirs, and we do not impose the restriction of using the same model for 24h. A computational experiment and a Design of Experiments (DOE) are performed for this purpose. Then, for those hours in which there are two or more models without statistically significant differences in terms of their forecasting accuracy, a combination of forecasts is proposed by weighting the best models(according to the DOE) and minimising the Mean Absolute Percentage Error (MAPE). The MAPE is the most popular accuracy metric for comparing electricity price forecasting models. We construct the combi nation of forecasts by solving several nonlinear optimisation problems that allow computation of the optimal weights for building the combination of forecasts. The results are obtained by a large computational experiment that entails calculating out-of-sample forecasts for every hour in every day in the period from January 2007 to Decem ber 2009. In addition, to reinforce the value of our methodology, we compare our results with those that appear in recent published works in the field. This comparison shows the superiority of our methodology in terms of forecasting accuracy.