Empirical Analysis of the Water Strategy for the Norwegian Electricity Zone NO2

Abstract

Denne masteravhandlingen utforsker dynamikken omkring vannkraftproduksjon i en periode med varierende markedsforhold, som tar for seg både et skifte innad i strømmarkedet og økt volatilitet i markedet. Med et hovedfokus på økende gass og strømpriser, og introduksjon av internasjonale strømkabler. Ved å utføre en SARIMAX model, brukes data med timesobservasjoner gjennom åtte år til å analysere påvirkningen de ulike faktorene har på produksjon av energi fra vannmagasin. Gjennom våre datas samlede periode har flere større makroøkonomiske hendelser inntruffet, som inkluderer en strømkrise, en pandemi, og en invasjon. Disse hendelsene viser nødvendigheten for stabilitet, noe som kan oppnås gjennom økt forutsigbarhet fra effektanalyser.

Funnene demonstrerer at vannkraftproduksjon responderer til endring i day-ahead strømprisen i både den norske prissonen (NO2) og den tyske prissonen (DE), som avdekker en positiv sammenheng. Dette forholdet kan indikere tilpasningsdyktighet fra vannkraft selskapene til å kapitalisere på ulike markedsforhold. I tillegg viser modellene en negativ effekt av økende gass priser på vannkraft produksjon, som betyr en reduksjon i produksjon ved økning i gasspris. Muligens tilrettelagt gjennom merit order som favoriserer bruken av billigere, fornybare kilder over dyrere drivstoff-drevene kilder. Videre ser vi at, økningen i Norge sin kapasitet for eksport og import til utlandet gjennom NordLink og North Sea Link har påvirket produksjon, og indikerer en følsomhet i produksjon til ekstern etterspørsel.

Denne undersøkelsen tydeliggjør det komplekse samspillet mellom markedskrefter og fornybar energiproduksjon. Dette gjør oss oppmerksom på noen begrensninger, som potensielle ikke-lineære sammenhenger, flere sesongmønstre, og utfordringen med å kontrollere for alle makroøkonomiske hendelser. Spesielt med tanke på alle hendelsene de siste årene. Som et resultat av dette må dette tas i betraktning når man tolker resultatene. Sett bort ifra disse utfordringene tilfører denne mastergradsavhandlingen nyttig innsikt i utformingen av fremtidig politikk, og for optimalisering av Norges unike energisammensetting i det fornybare skiftet.

This thesis explores the dynamics of hydropower production in the Norwegian price zone, NO2, amidst shifting market conditions. Surrounding both the energy transition and the increasing volatility of the energy market, with a primary focus on rising gas and energy prices and introductions of cross-border connections. The thesis employs a Seasonal AutoRegressive Integrated Moving Average with eXogenous variables (SARIMAX) model. The research utilizes hourly data over eight years to analyze the impacts of these factors on hydropower output. In addition to the factors above, we include load, weather and other energy generations. Several significant external events have occurred throughout our data collection period, including an energy crisis, a pandemic, and an invasion. These events underline the necessity for greater stability in the energy market, which can be achieved through enhanced predictability from effect analysis.

The findings demonstrate that hydropower production responds to fluctuations in day-ahead electricity prices in the Norwegian bidding zone (NO2) and Germany (DE), revealing a positive correlation. This effect could indicate that hydropower facilities can adapt to capitalize on market conditions. Additionally, the study observes a negative effect of rising gas prices on hydropower production, meaning a reduction in production with higher gas prices. Possibly facilitated by the merit order system which favours the deployment of cheaper, renewable resources over a more expensive gas-fired generation. Furthermore, an increase in Norway's export capabilities, notably through NordLink and North Sea Link, has influenced production, indicating a responsiveness in production to external demand.

This analysis underlines the complex interplay between market forces and renewable energy production. The analysis reveals limitations, such as potential non-linear relationships, multiple seasonal patterns, and the challenge of controlling for all macroeconomic events. Especially considering events in recent years, therefore, interpretation of the results requires careful consideration of these constraints. Regardless of these challenges, the insights provided can be useful for shaping future policies and optimizing Norway's unique renewable energy utilization in the energy transition.