Modeling the Future Wind Production in the Nordic Countries

• Main Author: Granberg, Viktor
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Skolan för elektro- och systemteknik (EES) 2016
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-185862

In recent years there has been a rapid expansion in wind power production within the Nordic countries which creates a demand for accurate wind power models. This thesis looks into how to create accurate time series of wind power production that can be used in energy market simulations. The thesis has two main part swhere one is to create time series of wind power production based on the currently installed wind parks in the Nordic system and the second is to create future timeseries corresponding to year 2040. The suggested model uses gridded wind speed time series from 1979 and onward coming from the meteorological model ERA-Interim. The locations of currently installed wind power capacity are matched with their corresponding ERA-Interimwind speed. A power curve is optimized to give the best fit with historical windpower production. The wind speeds time series are transformed into wind power production series by applying the power curve and finally aggregated into onewind energy production series per price region. These wind power production time series are then compared to historical wind power production data and later used for electricity market simulations in a program called EMPS. For the year 2040 a new set of wind power production series are produced. The differenceis that technological development and increased geographical distribution are taken into account. The resulting series are then used in long term market simulations together with the wind power production series that represents the current system by shifting the weight factor each year from the current series tothe 2040 series. The final series for the current system provides high hourly correlation and low errors compared with historical wind power production. The effect of the 2040 series gave higher wind value factors, higher power output in relation to installed capacity and a reduced variability in hourly wind power production. === Vindkraften i Norden har haft en snabb utveckling under de senaste åren, vilket ställer höga krav på bra vindkraftmodellering. Detta examensarbete undersoöker hur tidsserier för vindkraftproduktion kan skapas för att sedan användas i el-marknadssimuleringar. Examensarbetet består av två huvuddelar. Den första är att skapa tidsserier av vindkraftproduktion för det nuvarande systemet med in-stallerad vindkraft i Norden. Den andra delen är att skapa framtida tidsserier som ska motsvara vindkraftproduktionen för år 2040. Den föreslagna modellen använder sig av historiska tidsserier av vindhastighet från ERA-Interim som omfattar tiden från 1979 fram till idag. De nuvarande vindkraft-parkernas position matchas med sina respektive närmsta geografiska punkter med vindhastighet i ERA-Interim. En effektkurva anpassas för att ge den bästa match-ningen med historiska vindproduktionsdata. Tidsserierna med vindhastighet om-vandlas med hjälp av effektkurvan till vindkraftproduktionsserier vilka sedan slås samman till en serie per prisområde. Vindproduktionsserierna jämförs sedan med historisk vindkraftproduktion och används slutligen i elmarknadssimuleringspro-grammet EMPS. För år 2040 skapas en ny uppsättning vindproduktionsserier där hänsyn tas till teknologisk utveckling samt ökad geografisk utbredning. De framtida vindproduk-tionsserierna används sedan i elmarknadssimuleringar tillsammans med serierna som motsvarar dagens installerade system där viktfaktorn ändras för varje år från dagens serier till 2040-serierna. Vindproduktionsserierna för dagens installerade system visar sig ha hög korrela-tion och låg avvikelse jämfört med historisk vindkraftproduktion.  Effekten av att använda de framtida 2040-serierna visar sig genom att värdefaktorerna för vind ökar, mer energi kan produceras för samma installerade kapacitet samt variationen i vindkraftproduktion minskar mellan varje timme.