Flow Based market coupling in the Nordicpower system: Effects on Intraday market and system balancing
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Flödesbaserad kapacitetsberäkning i det nordiska elsystemet (Swedish)
Abstract [en]
Electrification increases the demand for reliable, cheap and green electricity. To further utilize the existing electric power grid, the methodology to calculate cross-border transmission capacity for the Nordic day ahead auction is changing to flow based market coupling. Increasing DA capacities is expected to limit the intraday market and the the possibility to close power production imbalances, caused by variable energy sources. In FB market coupling, capacity is allowed to flow from higher price bidding area to a lower price bidding area, referred to as non-intuitive flow. Non-intuitive creates arbitrage possibilities which changes the capacity availability of the intraday market further. To investigate the potential limitation of cross-border intraday market activity due to flow based market coupling, the market is simulated over nine months. Results show that flow-based market coupling decreases intraday capacities, which limits the possibility of closing imbalances in the intraday market. It will be especially visible in areas such as DK1 and DK2, where wind power generates 50 % of the consumed electricity. During the nine analysed months, DK1 net imported and exported more than 125 GW cross-border on the ID market, of which only 75 GW would be possible with the new limitations. It will also affect the possibility of utilizing hydropower in SE1 and SE2 on the intraday market to prevent imbalances in the rest of the Nordic system. Less than 100 MW will be available during 45 % of the analysed hours from SE1 to SE2, and 72 % of the analysed hours from SE2 to SE3. Consequently, no hydropower will be available for up-regulation in SE3 or SE4. The intraday market is also used to balance the system in cases of sudden imbalances, such as dayahead auction bidding errors or generator failures causing large imbalances. In historical events of such sudden imbalances, the intraday market has been used to maintain balance. An example of such event was the bidding error in FI on November 23, 2023. Throughout the day, 60 GW was net imported on the intraday market in total from other Nordic bidding areas. With FB market coupling, some hours would have more than 2.5 GW remaining imbalance that would have had to be closed on the regulatory market within each bidding area. This increased market risk will force market participants to develop new strategies on day ahead auctions, intraday market, and regulatory market. In conclusion, flow based market coupling is implemented to allow more capacity allocation on the day ahead auction. However, new challenges occur when the intraday market is limited, especially in a system with a high share of variable energy sources, and need to be further studied before the future implementation
Abstract [sv]
Samhällets elektrifiering ökar efterfrågan på pålitlig, billig och grön el. För att tillgodose ökat behov ändras metoden för att beräkna överföringskapaciten mellan budområden på den nordiska dagen före-auktionen till flödesbased kapacitetsberäkning. Syftet är att utnyttja befintligt elnät ytterligare genom att tillåta ökad överföringskapacitsflöde på dagen före-auktionen. Detta förväntas begränsa intradagmarknaden och möjligheten att hantera obalanser i elproduktionen, orsakade av varierande energikällor. Vidare tillåter flödesbased kapacitetsberäkning även kapacitetsflöde från hög- till lågprisområde, kallat icke-intuitiva flöden. Detta skapar arbitragemöjligheter som ytterligare begränsar överföringskapaciteten på intradagmarknaden. I rapporten simuleras intradagmarknaden för att undersöka effekten av den potentiellt begränsade överföringskapaciteten på intradagmarknaden. Resultat visar att flödesbased kapacitetsberäkning minskar överföringskapaciteten på intradagsmarknaden, vilket begränsar möjligheten att hantera obalanser med kontinuerlig handel. Effekten väntas vara speciellt tydlig i områden som DK1 och DK2, där 50 % av den förbrukad el genereras av vindkraft. Resulten visar att DK1 handlade mer än 125 GW per månad på intradagmarknaden till och från andra nordiska budområden. Med de nya begränsningarna som uppstår till följd av flödesbased kapacitetsberäkning skulle endast 75 GW per månad vara möjligt. Det kommer även påverka möjligheten att utnyttja vattenkraften i SE1 och SE2 på intradagmarknaden för att förebygga obalanser i resten av systemet. Under 40 % av tiden kommer ingen kapacitet vara tillgänglig intradag från SE1 till SE2. Detsamma är fallet under 80 % av tiden i riktning från SE2 till SE3. Konsekvensen blir att vattenkraft från SE1 och SE2 inte kommer kunna bidra med kraft för uppreglering i SE3 och SE4 under dessa timmar. Intradagmarknaden fyller även en viktig funktion i fall av plötsliga obalanser, till exempel budgivningsfel eller generatorfel som orsakar stora obalanser. Historiskt har intradagmarknaden använts i händelse av plötsliga obalanser för att upprätthålla balans under flera timmar. Med begränsad överföringskapacitet på intradagmarknaden kommer sådana situationer ihögre grad behöva hanteras inom varje område separat. Detta kommer att tvinga marknadsaktörer att utveckla nya strategier för dagen före-auktionen, intradagmarknaden samt reglermarknaden.svis är syftet med flödesbased kapacitetsberäkning att möjliggöra mer kapacitetstilldelning på dagen före-auktionen. Nya utmaningar uppstår dock när intradagmarknaden följdaktligen begränsas, vilka måste undersökas vidare inför det stundande metodbytet.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 77
Series
TRITA-ITM-EX ; 2024:343
Keywords [en]
Flow-based market coupling, Day ahead auction, Intraday market, Regulatory market, Nonintuitive flows, Renewable energy, Wind power
Keywords [sv]
Flödesbaserad kapacitetsallokering, Dagen-föreauktion, Intradagmarknad, Reglermarknad, Icke intutiva flöden, Förnybar energi, Vindenergi
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-354066OAI: oai:DiVA.org:kth-354066DiVA, id: diva2:1901499
Subject / course
Thermal Engineering
Educational program
Degree of Master
Presentation
2024-06-04, 00:00
Supervisors
Examiners
2024-09-272024-09-272024-09-27Bibliographically approved