Olkiluoto 3:n koekäytön vaikutus sähkön hintaan Suomessa

Sähkön hinta muodostuu kolmesta osasta: sähkön verkkopalvelun hinnasta, sähköenergian hinnasta ja veroista. Tässä keskitytään sähköenergian verottomiin tuntihintoihin Suomessa. Nämä hinnat ovat suosiotaan kasvattaneiden pörssisähkösopimusten perustana, tosin niiden päälle tulee vielä marginaali ja verot. 

Sähkön hinta määräytyy kullekin tunnille Nord Pool -sähköpörssissä. Sähköpörssi yhdistää seuraavan päivän tuotantoennusteet, kulutusennusteet ja käytettävissä olevat rajasiirtokapasiteetit ja laskee niiden pohjalta tasapainohinnan jokaiselle hinta-alueelle. Suomi muodostaa yhden hinta-alueen, mutta Ruotsissa ja Norjassa niitä on useita. Suomen kannalta näistä Ruotsin hinta-alueista tärkeimmät ovat SE3 ja SE1, sillä Suomesta menee siirtoyhteydet näille alueille. Suomesta menee siirtoyhteydet myös Viroon ja Venäjälle, mutta Venäjän siirto on ollut tauolla toukokuusta 2022 alkaen. 

Mallissamme sähkön tuntihintaa selitettiin käyttäen hiilen ja kaasun johdannaishintoja, päästöoikeuden hintaa, seuraavan päivän tuulituotantoennustetta, Olkiluoto 3:n tuotantotehoa, lämpötilaa Tampereella, altaisiin varastoitunutta vesivoiman tuotantokapasiteettia (ns. hydrobalanssi) ja Suomen ja naapurimaiden väliset rajat ylittäviä sähkönsiirtoja. Lisäksi huomioimme vuorokauden ajasta, viikonpäivästä ja lomapäivistä aiheutuvat vaihtelut sähkön kysynnässä ja tuotannossa. 

Aineisto on koottu käyttäen tietoja vuosilta 2016-2023, joten se antaa kattavan kuvan sähkömarkkinoiden kehityksestä viime vuosina Suomessa. Yksittäiset puuttuvat arvot täydennettiin aineistoon käyttäen edellisen tunnin arvoa. 

Kuva 1. Sähkön tuntihintojen kehitys Suomessa

Kuvasta 1 näkyy, että sähkön tunneittain vaihtelevat hinnat alkoivat nousta paljon vuoden 2021 lopussa. Jälkikäteen tarkasteltuna tämän voidaan ajatella olevan taitekohta, jossa sähkömarkkinat muuttuivat eikä vanha tieto enää ollut tarpeeksi ennustamaan tulevaa.  

Joulukuussa 2021 sähkön vähittäismyynti toimialana teki kymmenien ellei satojen miljoonien eurojen tappiot ja pian tuli ensimmäiset uutiset konkurssiin ajautuneista sähköyhtiöistä. Tutkimme tätä muutosta kahdella tavalla: Lisäämme malliimme uuden tekijän, joka kertoo, onko kyseessä energiakriisin aika vai ei. Tarkastelemme myös, miten tämä tekijä vaikuttaa yhdessä muiden tekijöiden kanssa. Vertaamme myös mallia, joka käyttää vain energiakriisin jälkeistä tietoa. Näin voimme nähdä, mitkä asiat vaikuttavat sähkön hintaan ennen ja jälkeen kriisin. 

Koekäyttöohjelma on aika, jolloin kokeillaan miten voimalaitos toimii ja sopii yhteen sähköverkon kanssa. Silloin voimalaitos tuottaa sähköä eri määrillä. Sähköntuotanto alkoi maaliskuussa 2022. Kuvassa 2 näkyy, miten paljon sähköä on tuotettu. Aluksi sähköä tuotettiin vähän, ja täysi 1 600 megawatin teho saavutettiin syyskuun lopussa 2022. Koekäyttöohjelman aikana on ollut hetkiä, jolloin sähkön määrä on vaihdellut paljon lyhyessä ajassa. Tämä ei ole normaalia varsinaisessa tuotantokäytössä, joten koekäyttö on hyvä tilaisuus tutkia miten sähkön määrä vaikuttaa sähkön hintaan. Toisaalta koska koekäyttöohjelman aikana sähköä tuotetaan ennalta määrätyn suunnitelman mukaan markkinahinnoista välittämättä, näin saatu arvio ei välttämättä vastaa täysin markkinaehtoisesti toimivan voimalaitoksen vaikutusta sähkön hintaan. Aiemman kokemuksen perusteella ydinvoimalan ajaminen hintaohjautuvasti on kuitenkin epätyypillistä Suomessa, joten saatua arviota voitaneen pitää kohtuullisen uskottavana.

Kuva 2: Olkiluoto 3:n koekäyttöohjelma

Kuvassa 3 näkyy, miten Olkiluoto 3:n tuottama sähkö vaikuttaa sähkön hintaan vuonna 2022. Kuvio on tehty niin, että sähkön tuotannon ja hinnan välille on piirretty pehmeä korkeuskäyrä, joka kertoo, kuinka usein eri yhdistelmiä esiintyy. Kuvasta näkee, että silloin kun Olkiluoto 3 on toiminut, sähkön hinta on ollut matalampi. OL3:n vaikutus sähkön tuntihintoihin on siis laskeva. Kuvaajan perusteella vaikuttaisi siltä, että ensimmäiset 600 MW tuotannosta ovat hinnanmuodostuksen kannalta tärkeämpiä kuin seuraavat 1 000 MW.  Eli mitä enemmän Olkiluoto 3 tuottaa sähköä, sitä vähemmän sen lisäsähkö vaikuttaa hintaan.

Kuva 3: Olkiluoto 3:n sähköntuotannon ja tuntihintojen välinen yhteys

Sähkön hinta riippuu siitä, kuinka paljon sitä halutaan ja kuinka paljon sitä on tarjolla. Hinnan vaihtelua voidaan tutkia erilaisilla matemaattisilla malleilla, joista yksinkertaisin on sellainen, joka yrittää sovittaa suoran yhtälön sähkön hinnan ja muiden asioiden välille. Menetelmä perustuu siihen, että selitettävä asia on selittävien muuttujien ja niiden kertoimien yhdistelmä eli tulojen summa. Summan kertoimet eli mallin parametrit määrittävät kuinka paljon yksittäinen selittävä tekijä vaikuttaa selitettävän muuttujan arvoon. Nämä luvut eli mallin parametrit lasketaan niin, että malli sopii mahdollisimman hyvin siihen, mitä sähkön hinnalle on oikeasti tapahtunut. Ammattikielellä puhutaan mallin virheen neliösumman minimoimisesta.

Käytimme niin sanottuna perusmallina yksinkertaista lineaarista regressiota, jossa sähkön hintaa selitetään Olkiluoto 3:n tuotantomäärällä, tuulituotantoennusteella, lämpötilatiedoilla, hiilen ja kaasun hinnalla yms. Tämän mallin mukaan Olkiluoto 3 laskee sähkön verollista kuluttajahintaa noin 5 snt/kWh ajaessaan täydellä 1600 MW teholla. Vertasimme perusmallin tarkkuutta aikasarjamalliin, joka ennustaa sähkön tuntihintoja käyttäen hyväksi edellisen päivän hintoja ja havaittua ennustevirhettä. Kokeilimme myös kuinka hyvin perusmalli toimii verrattuna siihen, että olettaisimme sähkön hinnan olevan sama kuin edellisenä päivänä. Perusmallin keskimääräinen virhe 1,6 snt/kWh on pienempi kuin edellisen päivän hintojen 5,9 snt/kWh ja aikasarjamallin 1,7 snt/kWh, eli malli kuvaa melko hyvin pörssisähkön hinnan muodostusta.

Suhteutettuna esimerkiksi lämpötilan muutokseen Olkiluoto 3 vaikuttaa täydellä teholla ajaessaan sähkön hintaan yhtä paljon kuin yhdeksän asteen nousu tuntilämpötiloissa Tampereella. Vaikutus voi kuulostaa valtavalta, mutta käytännössä koko koekäyttöohjelma on suoritettu keskellä energiakriisiä, jolloin tuntihinnat vaihtelevat voimakkaasti. Suuri vaikutus selittyy pääasiassa korkeimpien hintahuippujen ehkäisemisellä.

Perusmallin tarkkuutta voi parantaa huomioimalla edellisen päivän hintatason, mutta silloin osa hintaan vaikuttavien tekijöiden vaikutuksesta valuu edellisen päivän hintasignaaliin. Huomasimme, että peräkkäisten tuntien hinnat ovat usein lähellä toisiaan. Huomasimme myös, että kivihiilen ja maakaasun hinnat korreloivat voimakkaasti keskenään. Korjasimme tästä aiheutuvia numeerisia ongelmia jättämällä mallista pois kivihiilen hinnan sekä korjaamalla mallin kertoimia niinsanotulla Cochrane-Orcuttin menetelmällä. Myös korjatun mallin mukaan Olkiluoto 3 laskee sähkön hintaa noin viisi senttiä kilowattitunnilta.

Yritimme mallintaa seuraavan tunnin sähkön hintaa sillä tiedolla, mitä edellisenä päivänä on käytettävissä. Tulokset eivät kerro mitään siitä, miten hyvin voisimme ennustaa pidemmän ajan hintoja, esimerkiksi seuraavan päivän tai viikon hintoja. Koska Olkiluoto 3 on tuottanut sähköä vasta vähän aikaa, käytimme kaikki tuntimittaukset mallin sovittamiseen. Myöhemmin voisimme jättää osan aineistosta sivuun ja varmistaa sen avulla, miten hyvin malli toimii käytännössä. Voisimme myös yrittää ennustaa pidempää aikaa käyttämällä seuraavan tunnin ennustetta lähtökohtana ja katsoa kuinka pitkälle tulevaisuuteen malli osaa ennustaa hintoja.

Halusimme selvittää, miten sähkön hinta muuttuu eri tilanteissa OL3:n tehon vaihdellessa. Sähkön hinta riippuu monista asioista, joita ei ole helppo mitata tai ennustaa. Mallimme ei ota huomioon kaikkia näitä asioita, joten se ei ole täydellinen. Esimerkiksi se, mitä sähkö maksaa muissa maissa, kuinka paljon sähköä tuotetaan ja kulutetaan ja kuinka paljon sähköä voidaan siirtää maasta toiseen, voivat vaikuttaa sähkön hintaan Suomessa. Nämä asiat voivat vaihdella paljon ajan ja paikan mukaan. Mallimme yrittää selittää sähkön hintaa vain muutamalla asialla, kuten Olkiluoto 3:n tuotannolla ja kivihiilen hinnalla. Mallimme antaa siis vain yhden näkökulman sähkön hinnan muodostumiseen.