Sähkömittareiden mahdollistaman kulutusjouston tuottomahdollisuudet
Latvanen, Olli (2020)
2020
Sähkötekniikan DI-tutkinto-ohjelma - Degree Programme in Electrical Engineering, MSc (Tech)
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2020-05-22
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202005064974
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202005064974
Tiivistelmä
Uusiutuviin energialähteisiin perustuvien tuotantomuotojen ja ydinvoiman yleistyessä sähkön tuotanto joustaa entistä vähemmän. Tämän seurauksena sähkön kulutuksen tulee joustaa enemmän. Kulutusjoustossa kulutusta vähennetään korkean kulutuksen tunneilta ja se voidaan siirtää matalamman kulutuksen tunneille. Tulevaisuudessa myös kuluttajat pääsevät osallistumaan kulutusjoustoon entistä helpommin, kun verkkoyhtiöiden kuormanohjauksesta tulee markkinaehtoista.
Tässä diplomityössä selvitettiin jakeluverkkoyhtiö Elenian verkkoalueella sijaitsevaa kulutusjoustoon hyödynnettävissä olevaa ohjauspotentiaalia ja sillä saatavia laskennallisia tuottoja eri markkinapaikoilta. Ohjauspotentiaalin selvittämisessä hyödynnettiin Elenian verkkoalueen pienasiakkaiden vuoden 2019 eri tariffiryhmien tuntikulutuslukemia. Ohjauspotentiaali laskettiin yö- ja vuodenaikasiirtoasiakkaiden tuntien 23 ja 13 kulutuksen erotuksesta. Näin laskettuna ohjauspotentiaali vaihteli 85–125 MW välillä vuodenajan mukaan.
Yö- ja vuodenaikasiirtoasiakkaita on Elenian verkkoalueella noin 70 000, jolloin asiakasta kohden saatu ohjauspotentiaali vaihtelee 1–2 kW välillä. Ohjauspotentiaalia tarkasteltiin myös pienen pilottiryhmän, jossa kaikilla asiakkailla on kuormanohjausmahdollisuus, viiden minuutin kulutussarjasta. Tällöin pilottiryhmän asiakasta kohden ohjauspotentiaalia oli noin 3 kW, joka vastaa yleensä lämminvesivaraajan kapasiteettia.
Saadulla ohjauspotentiaalilla selvittiin laskennallista tuottoa kuudelta eri markkinapaikalta. Tuottoisammaksi markkinaksi osoittautui päivänsisäinen markkina, josta vuoden 2019 verottomilla sähkön hinnoilla tuottoa olisi saatu 2 850 000 euroa. Yö- ja vuodenaikasiirtoasiakasta kohden tulos olisi ollut 40 euroa. Tuotto on laskettu myymällä energia päivänsisäisen markkinan kalleimmilla tunneilla ja ostamalla se takaisin edullisimmilla tunneilla. Menetelmä toimii teoriassa, mutta käytännössä myyntien ja ostojen ajoittaminen oikeille tunneille on haastavaa.
Vuorokausimarkkinan tuoton laskennassa verrattiin vuorokauden edullisimpien tuntien keskihintaa vuorokausimarkkinoiden vuoden keskihintaan. Menetelmä on käytössä nykyisillä teknisillä jousto-operaattoreilla, jotka ohjaavat asiakkaidensa kuormia vuorokausimarkkinoiden hinnan perusteella. Tällä menetelmällä tuottoa olisi saatu noin puolet päivänsisäisestä markkinasta. Reservimarkkinoiden tuotot jäävät puolestaan varsin pieniksi. Näin ollen reservimarkkinoille osallistuminen ei ole järkevää eteenkin, kun huomioidaan reservimarkkinoille osallistumisen tiukat kriteerit.
Tulokset osoittavat, että pienasiakkailla on ohjattavissa olevaa kuormaa ja siitä on mahdollista saada tuottoa. Näin ollen markkinaehtoinen kuormien ohjaus seuraavan sukupolven AMR (Automatic Meter Reading) -mittareilla kannattaa mahdollistaa. Esimerkiksi Elenian tulevilla mittareilla voidaan osallistua hyvin vuorokausi- sekä päivänsisäisille markkinoille. Kuormanohjauksen käytössä on kuitenkin huomioitava ohjaukseen liittyvät riskit, joista yksi merkittävä on toimijan, kuten myyjän, järjestelmien puutteet verkkoyhtiön näkökulmasta.
Tässä diplomityössä selvitettiin jakeluverkkoyhtiö Elenian verkkoalueella sijaitsevaa kulutusjoustoon hyödynnettävissä olevaa ohjauspotentiaalia ja sillä saatavia laskennallisia tuottoja eri markkinapaikoilta. Ohjauspotentiaalin selvittämisessä hyödynnettiin Elenian verkkoalueen pienasiakkaiden vuoden 2019 eri tariffiryhmien tuntikulutuslukemia. Ohjauspotentiaali laskettiin yö- ja vuodenaikasiirtoasiakkaiden tuntien 23 ja 13 kulutuksen erotuksesta. Näin laskettuna ohjauspotentiaali vaihteli 85–125 MW välillä vuodenajan mukaan.
Yö- ja vuodenaikasiirtoasiakkaita on Elenian verkkoalueella noin 70 000, jolloin asiakasta kohden saatu ohjauspotentiaali vaihtelee 1–2 kW välillä. Ohjauspotentiaalia tarkasteltiin myös pienen pilottiryhmän, jossa kaikilla asiakkailla on kuormanohjausmahdollisuus, viiden minuutin kulutussarjasta. Tällöin pilottiryhmän asiakasta kohden ohjauspotentiaalia oli noin 3 kW, joka vastaa yleensä lämminvesivaraajan kapasiteettia.
Saadulla ohjauspotentiaalilla selvittiin laskennallista tuottoa kuudelta eri markkinapaikalta. Tuottoisammaksi markkinaksi osoittautui päivänsisäinen markkina, josta vuoden 2019 verottomilla sähkön hinnoilla tuottoa olisi saatu 2 850 000 euroa. Yö- ja vuodenaikasiirtoasiakasta kohden tulos olisi ollut 40 euroa. Tuotto on laskettu myymällä energia päivänsisäisen markkinan kalleimmilla tunneilla ja ostamalla se takaisin edullisimmilla tunneilla. Menetelmä toimii teoriassa, mutta käytännössä myyntien ja ostojen ajoittaminen oikeille tunneille on haastavaa.
Vuorokausimarkkinan tuoton laskennassa verrattiin vuorokauden edullisimpien tuntien keskihintaa vuorokausimarkkinoiden vuoden keskihintaan. Menetelmä on käytössä nykyisillä teknisillä jousto-operaattoreilla, jotka ohjaavat asiakkaidensa kuormia vuorokausimarkkinoiden hinnan perusteella. Tällä menetelmällä tuottoa olisi saatu noin puolet päivänsisäisestä markkinasta. Reservimarkkinoiden tuotot jäävät puolestaan varsin pieniksi. Näin ollen reservimarkkinoille osallistuminen ei ole järkevää eteenkin, kun huomioidaan reservimarkkinoille osallistumisen tiukat kriteerit.
Tulokset osoittavat, että pienasiakkailla on ohjattavissa olevaa kuormaa ja siitä on mahdollista saada tuottoa. Näin ollen markkinaehtoinen kuormien ohjaus seuraavan sukupolven AMR (Automatic Meter Reading) -mittareilla kannattaa mahdollistaa. Esimerkiksi Elenian tulevilla mittareilla voidaan osallistua hyvin vuorokausi- sekä päivänsisäisille markkinoille. Kuormanohjauksen käytössä on kuitenkin huomioitava ohjaukseen liittyvät riskit, joista yksi merkittävä on toimijan, kuten myyjän, järjestelmien puutteet verkkoyhtiön näkökulmasta.