Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Both the German and the Nordic power markets are seeing dramatically changed conditions due to an ongoing process of expanding the share of renewable production in the systems. For the German part this comes from heavy subsidies which have led to an explosive development in installed capacity of photovoltaic and wind based production. After the Fukushima incident it has been decided to shut down all Germanys nuclear plants. This capacity drop is however not of the same magnitude as the
increase in renewables, but will impact the stability of the power system. The Nordic power system which already has a surplus of power sees an even further increase, coming mainly from construction of new nuclear plants in Finland and a general increase in wind farms. The question that is assessed is how the Nordic system, where the producers are already depending on exporting their surplus to the
continent, will be affected by the new altered conditions in Germany.

The approach is to analyzing how and when the Nordic system is dependent on the German system. The new conditions in Germany are then estimated by using past data of power consumption, exchange, wind and photovoltaic. By subtracting the intermittent production, the so called residual load is estimated and by regressing the residual load on the actual prices, it is possible to get a fairly
accurate estimate of the marginal effect of one extra unit produced or consumed.

The historical data is then scaled with the estimated new capacities of photovoltaic, wind and nuclear. This gives an estimated probability of the residual load as it could be in 2020 based on the weather and demand conditions from the sample set of 2008 to October 2013. The new residual load gives a price probability for different hours of the year which in turn can be matched with the Nordic export
patterns to see the impact on the Nordic power system.
It turns out that during a normal year the impact will not be that great. However in a wet year there will be problems exporting as many hours as wanted without occasionally dropping prices to a very low level, and for shorter periods of time there will be problems exporting at all which can lead to depressed price in the Nordic.

Både det tyska och det nordiska kraftsystemet genomgår just nu stora förändringar där andelen förnyelsebar energi kraftigt ökar. På grund av kraftiga subventioner, som en del av omställningen till ett förnybart energisystem, har sol- och vindkraftens andel av den tyska energimixen mångdubblats de senaste åren och det spås även fortsätta öka framöver. Efter kärnkraftsolyckan i Fukushima har man
även beslutat att fasa ut all kärnkraft. Minskningen är dock inte av samma magnitud som ökningen av
förnyelsebart.

Det nordiska systemet, som redan idag har ett energiöverskott, ser också en ökad utbyggnad av
energiproduktionen vilket leder till en ytterligare förstärkning. Frågan är då hur det nordiska systemets
möjligheter att exportera bort sitt överskott kommer att påverkas av de förändringar som sker i Tyskland.

Genom att analysera residuallasten i det tyska kraftsystemet kan man få fram den marginaleffekt på priset som en extra enhet produktion eller konsumtion har. För att anlysera det framtida kraftsystemet har 2020 valts ut som exempelår. Genom att använda historiska timvärden på last samt förnyelsebar produktion och kärnkraft, tillsammans med framtida förväntad kapacitet har en sannolik residuallast
och prisutveckling estimerats. Datasettet sträcker sig från år 2008 fram till oktober 2013.

Det kommer även i framtiden vara möjligt att exportera det nordiska överskottet sett över ett helt år. Däremot kommer det under kortare perioder kunna blir riktigt ansträngt och krävas mycket låga priser för att kraften ska flöda från Norden till Tyskland.