Kollektiv for Balansetjenester

Elektrisitet er ferskvare og må forbrukes i samme øyeblikk som den produseres, og det er systemoperatør for transmisjon (TSO) som har ansvaret for at det til enhver tid er balanse mellom produksjon og forbruk. Spotmarkedet for kraft er organisert som et klareringsmarked, hvor aktører leverer sine bud for forventet produksjon og forbruk, og prisen for den aktuelle timen klareres. Aktørene får da forpliktelser for forbruk og produksjon i kommende periode. Nordiske kraftprodusenter må levere bud for neste døgns produksjon før klokken 12.00 inneværende dag. Det vil si at budene inneholder en usikkerhet på 12 til 36 timer. For produsenter av ikke-regulerbar kraft som vind-, sol- og elvekraft, er denne usikkerheten en utfordring. Det er også en utfordring for konsumenter som må estimere sitt konsum. For å øke fleksibiliteten, er det etablert flere balansemarkeder for kraft, hvor eventuelle avvik kan handles etter klareringen i spotmarkedet men før driftstimen. Her brukes begrepet balansemarked som et fellesbegrep for de to markedene regulerkraftmarkedet og XBID. I regulerkraftmarkedet kan aktører levere bud for å produsere eller konsumere energi ut over sine forpliktelser i spotmarkedet. På markedsplassen XBID kan aktørene handle seg i balanse før den aktuelle driftstimen. Hvis en aktør forventer ubalanse i en kommende time, for eksempel ved uventet utfall av et kraftverk eller uventede endringer i været, kan aktøren justere sin posisjon ved å kjøpe eller selge kraft tilsvarende avviket fra sine forpliktelser i spotmarkedene. Alle kraftleverandører kan altså tilby sin kraftproduksjon i de tre markedene spotmarkedet, regulerkraftmarkedet og XBID. Det Nordiske kraftsystemet er tett integrert og kraftsystemet kan i stor grad sees under ett. Videre er det funnet betydelige synergier ved at regulerkraftmarkedet driftes i fellesskap mellom TSO'ene i Europa. KoBas har utviklet prediktive modeller for volum og pris i regulerkraftmarkedet, med tilhørende utfallsrom. Prediksjoner i disse markedene kan skape verdi, både på egenhånd og i kombinasjon med eksisterende verktøy for beslutningsstøtte. Prosjektet har identifisert relevante datakilder og utarbeidet løsninger for effektiv og kontinuerlig innhenting av data av de mest relevante datakildene. Det er utviklet treningssett for bruk i datadrevne metoder som tillater trening av komplekse hierarkiske modeller. Det er utviklet et modelleringsrammeverk og en prototypemodell som bygger på en iterativ tilnærming der et hierarki av modeller bygges modulært opp for å munne ut i pris og volum predikasjoner. Viktige input parametere til trening og prediksjon er vær data, UMM'er, tilgjengelig overføringskapasitet og generelle markedsdata fra kraftmarkedene. Rammeverket og prototypemodellen er tilgjengeliggjort for prosjektets industripartnere. Parallelt med modellutvikling og testing er det gjennomført kompetanseheving blant industripartnerne innen de datadrevne metodene som benyttes.

IPN KoBas har hevet forståelse for bruk av maskinlæring i kraftmarkedene i Norge og senket terskelen for å benytte slike metoder. Prosjektet har frembrakt innsikt i den statistiske utviklingen til pris og volum i balansemarkedene og belyst hvilke muligheter som ligger i modellering og prediksjon av disse. Prosjektet har evaluert en rekke datakilder og vurdert deres egnethet for å predikere pris og volum i kraftmarkedene (spesifikt balansemarkedene). Prosjektet har også vurdert en rekke maskinlæringsmodeller med tanke på deres egnethet til dette formålet. Prosjektet har frembrakt prediktive modeller for pris og volum i balansemarkedene, og rammeverk for innhenting av sanntidsdata og behandling av disse. Modellen har ikke på nåværende tidspunkt treffsikkerhet tilstrekkelig ti å tas inn i operasjonell drift, men gunnlaget for vidre utvikling er godt og tilgjengelig for alle partnerne. Ved heving av treffsikkerheten vil slike modeller kunne bedre resurssutnyttelsen i kraftsystemet og føre til en mer effektiv drift.

Kraftmarkedene i Norge og Europa er i utvikling når det gjelder teknologiske løsninger og markedsstrukturer. Det stilles strenge krav for å øke andelen fornybar energi, samtidig som kull- og kjernekraft gradvis fases ut. Samtidig økes integrasjonen mellom Norge, Norden og Europa ved utbygging av overføringskapasitet mellom landene. Verdien av fleksibilitet økes da på to måter. For det første vil utfasing av termisk produksjon redusere tilbudet av fleksibilitet og for det andre vil økt innfasing av ikke-regulerbar produksjon øke etterspørselen etter fleksibilitet. For tilbydere av ikke-regulerbar kraft, som vind- og solkraft, medfører dette en utfordring, siden kostnadene av å fravike sin produksjonsplan da vil øke. For vannkraftprodusenter som kan tilby fleksibilitet, er dette en stor mulighet. Som følge av denne utviklingen er det behov for prognoser på pris og volum i det kortsiktige regulerkraftmarkedet. Fundamentale markedsmodeller som benyttes i dag, bygger på antagelser om at all usikkerhet er kjent innenfor en ukes horisont og at alle system- og markedsmessige sammenhenger er lineære. Dette er antagelser som ikke holder i de kortsiktige markedene, noe som gjør det nødvendig å benytte andre typer prediksjonsverktøy. Prosjektet skal derfor utnytte fremskritt innen datadrevne metoder og økende tilgang på strømmende data for å predikere pris og volum i regulerkraftmarkedet. For en god gjennomføring er det essensielt å ha god innsikt i dataene som benyttes og kompetanse på datadrevet utvikling. KoBas når sine mål ved å bygge på operasjonell kompetanse hos sine bedriftspartnere og kombinere dette med ekspertkompetanse på markedsmodellering og datadrevne metoder hos forskningspartnerne.