EU:n energiastrategian toteuttamisen vaikutukset Itämeren alueen sähkömarkkinoihin

The purpose of this thesis is to examine the effects of implementing energy strate-gies of the European Union on the Baltic Sea electricity market. This thesis investigates prices, production and transmission of electricity in the area assuming that electricity markets develop according to the EU strategies. The investigation is conducted by creating future scenarios that follow the development in the EU strategies. Based on these scenarios simulation cases were created. Simulations were run to find out prices, production amounts of different production methods and transmission capacities in each scenario. The thesis is limited in the day-ahead market of the Baltic Sea region. The intraday and balancing markets are not considered in this study. The Baltic Sea region consists of Finland, Sweden, Norway, Denmark, Estonia, Latvia, Lithuania, Germany and Poland. In the thesis, the electricity market of this area is simulated in the years 2015, 2020, 2030 and 2050. This study focuses on describing the development of demand, production and transmission capacities. Demand flexibility mechanisms and possible development of transmission technologies are not considered in this thesis. The review of the EU energy strategies reveals that European electricity market is facing great changes. Cutting emissions, improving efficiency and building a single electricity market sets huge pressure to develop the markets in the following decades. The development towards the path set by the energy strategies is already in good progress, but the simulations show that challenges are ahead. By investigating transmission capacities in the scenarios the inadequacys of the transmission grid are revealed. Problems arise especially in the 2030 and 2050 scenarios with transmission lines between the Continental Europe and the Nordics. Reaching ambitious emission reduction targets force the member states to rapidly increase solar and wind production. The increase of variable renewables cause problems in the electricity markets. Having large hourly variating production capacity stresses the transmission grid. The increase in cheap variable production capacity added to inadequacies in the transmission capacity create price differences and even negative electricity prices especially in the 2050 scenarios.Diplomityön tavoitteena on on selvittää, millaisia vaikutuksia Euroopan Unionin energiastrategioilla on Itämeren alueen sähkömarkkinoilla. Tutkimuksessa tarkastel-laan alueen hintoja, sähkön tuotantoa ja siirtolinjojen kapasiteetin riittävyyttän olettaen, että sähkömarkkinat kehittyvät EU:n tavoitteiden mukaisesti. Tarkastelu suoritetaan luomalla tulevaisuuden skenaarioita EU:n ilmasto- ja energiatavoitteita mukaillen. Skenaarioiden pohjalta luodaan simulaatiot, joiden avulla hinnat, sähkön tuotantomäärät eri tuotantometodeilla ja siirtokapasiteetit selvitetään. Työ on rajattu Itämeren alueen day-ahead markkinaan. Rajauksen ulkopuolelle on siis jätetty päivän sisäinen sähkömarkkina ja säätösähkömarkkina. Itämeren alue sisältää Suomen, Ruotsin, Norjan, Tanskan, Viron, Latvian, Liettuan, Saksan ja Puolan. Työssä simuloidaan näiden alueiden sähkömarkkinaa vuosina 2015, 2020, 2030 ja 2050. Tutkimuksessa tarkastellaan kulutuksen sekä sähköntuotanto- ja siirtokapasiteettien muutoksia. Täten työn rajauksen ulkopuolelle jää sähkönsiirtotekniikoiden mahdollinen kehitys sekä erilaiset kulutusjoustomekanismit. Katsaus EU:n energiastrategioihin osoittaa, että Euroopan sähkömarkkina on suurien muutosten edessä. Päästöjen leikkaaminen, tehokkuuden parantaminen ja yhteisen sähkömarkkinan rakentaminen asettaa suuria paineita kehittää markkinoita seuraavien vuosikymmenten aikana. Kehitys energiastrategioiden osoittamaan suuntaan on jo hyvässä vauhdissa, mutta suoritetut simulaatiot osoittavat, että haasteita on edessä. Skenaarioiden siirtokapasiteetteja tutkimalla havaitaan, että lisää siirtokapasiteettia tarvitaan erityisesti vuoden 2030 ja 2050 skenaarioissa. Ongelmakohdiksi paljastuu erityisesti Pohjois- ja Manner-Euroopan väliset siirtoyhteydet. Uusiutuvien tuotantomuotojen, erityisesti aurinko- ja tuulivoiman, voimakas lisääminen päästötavoitteiden saavuttamiseksi aiheuttaa myös ongelmia sähkömarkkinoilla. Suuren tunneittain muuttuvan tuotantokapasiteetin johdosta siirtoverkko joutuu paineen alaiseksi. Siirtokapasiteetin rajoitukset aiheuttavat suuria hintaeroja ja sähkön hinta painuu negatiiviseksi erityisesti vuoden 2050 skenaarioissa