Effekt av detaljert stokastisk vannverdiberegning i Norden - En forberedelse til å møte fremtidens kraftsystem

Abstract

Energisituasjonen i Norden er i stor endring. Fremtidige oppgraderinger i overføringskapasiteten mellom det nordiske og andre europeiske kraftmarkeder, sammen med økt uforutsigbar produksjon på kontinentet fra fornybare kilder vil føre til mer usikkerhet og større svingninger i det nordiske kraftmarkedet. Dette skaper utfordringer for tradisjonell vannkraftplanlegging. Målet med denne masteroppgaven er å bidra til å undersøke om en ny markedsmodell, SOVN, utviklet av SINTEF Energi, vil takle kompleksiteten i den nye kraftsituasjonen bedre enn den veletablerte Samkjøringsmodellen. SOVN er en stokastisk optimeringsmodell som beregner individuelle vannverdier for hvert magasin i Norden ved en komplett formell optimalisering. Samkjøringsmodellen er en semi-heuristisk modell som bruker vannverdimetoden og aggregering av flere magasiner i sine beregninger.

Masteroppgaven kan deles inn i tre underdeler. Første del undersøker ulike måter å redusere beregningstiden i SOVN uten at dette går på bekostning av akseptabel kvalitet på resultatene. Først gjennomføres en undersøkelse der ulike parametere i kontrollfilen som brukes til å kjøre SOVN blir justert. Deretter følger en undersøkelse av ulike metoder for scenarioreduksjon. Justering av parametere i kontrollfilen i SOVN viste at tidshorisonten hadde mest å si for både beregningstiden og kvaliteten på resultatene, men at også andre parametere med fordel kan justeres for å oppnå kortere beregningstid og samtidig gode resultater. Testing av scenarioreduksjon viste at scenarioreduksjonen allerede implementert i SOVN konsistent gir gode resultater selv ved svært kraftig scenarioreduksjon. Beregningstiden kan følgelig også reduseres kraftig.

Andre del av masteroppgaven er en casestudie der SOVN blir testet opp mot Samkjøringsmodellen i en komparativ analyse. Målet med casestudien er å undersøke hvordan de to modellene takler en situasjon med kraftunderskudd i ett og flere delområder. Casestudien viste at SOVN gir riktigere prissignaler og bruker fleksibiliteten som ligger i kraftsystemet bedre enn Samkjøringsmodellen. SOVN oppnår dermed mindre rasjonering av kraft og et høyere samfunnsøkonomisk overskudd. Tredje del av masteroppgaven er en videreføring av tidligere testing av funksjonaliteten knyttet til pumpekraft i SOVN. Resultatene viste at funksjonaliteten er betraktelig forbedret fra tidligere testing, men at pumpekraft bør undersøkes nærmere med mer realistiske innstillinger.

Oppsummert tegner SOVN til å være en svært lovende og brukervennlig modell som takler fremtidens kraftsystem på en god måte. Den store ulempen med modellen sammenlignet med Samkjøringsmodellen er at modellen har veldig mye lengre beregningstid, selv etter scenarioreduksjon og justering av innstillinger.