Kapasiteettijoustoratkaisut sähkönjakeluverkkoliiketoiminnan kehittämisessä
Siintoharju, Tommi-Eemil (2024)
Siintoharju, Tommi-Eemil
2024
Sähkötekniikan DI-ohjelma - Master's Programme in Electrical Engineering
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
2024-10-28
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202410069109
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202410069109
Tiivistelmä
Energiamurros tuo haasteita sähköjärjestelmän eri tasoilla. Muun muassa hajautetun sähköntuotannon ja sähköistyvän energiankulutuksen myötä sähkönjakeluverkkojen tehonsiirtokapasiteettiin vaaditaan investointeja, mutta niitä voitaisiin vähentää kehittämällä joustavampia ja älykkäämpiä verkkoja. Jakeluverkonhaltijoiden odotetaan tulevaisuudessa ottavan aktiivisemman roolin joustavamman ja kaksisuuntaisemman sähkönjärjestelmän mahdollistajina hyödyntäen asiakkaiden tarjoamia joustomahdollisuuksia.
Kapasiteettijoustolla tarkoitetaan siirrettävien tehojen ohjaamista tuotantoa tai kulutusta säätämällä, ja se voi toimia perinteisten kiinteiden verkkoinvestointien vaihtoehtona. Jakeluverkkotasoisten joustojen tapauksessa kyseessä on toistaiseksi muna-kana-ongelma: sopivaa tarjontaa ei ole, koska kysyntää ei ole merkittävästi, ja päinvastoin. Kehitystyö ja yhteistyö eri osapuolten välillä ovat välttämättömiä, ja regulaatio on yksi keskeinen keino edistää kehitystä.
EU-tason ja kansallinen lainsäädäntö sekä Energiaviraston valvonta ovat keskeisiä jakeluverkkotoiminnan regulaatiotekijöitä myös joustoratkaisujen osalta. Vaikka regulaatioon on tehty muutoksia joustojen hyödyntämisen edistämiseksi, taloudelliset kannustimet ovat edelleen puutteellisia. Hinnoittelun valvontamenetelmien joustokannustin on yksi konkreettinen uusi elementti, mutta haasteena niin sen hyödyntämisessä kuin muussakin kehitystyössä on useimpien verkonhaltijoiden hyvin rajalliset kehitysresurssit.
Jakeluverkonhaltijoilla on monia mahdollisuuksia hyödyntää tarvittavan kapasiteetin joustavuutta muun muassa hinnoittelurakenteita muuttamalla tai kohdistetummin joustopalveluita hankkimalla. Sopivat tietojärjestelmät ja toimiva tiedonvaihto ovat kuitenkin joustojen tehokkaan hyödyntämisen kannalta välttämättömiä, ja ne vaativat vielä kehitystyötä. Joustokaupankäyntiin ja joustojen operatiiviseen hallintaan tarvittaneen soveltuva markkina-alusta sekä yhteisesti sovittuja toimintatapoja esimerkiksi rajapintojen osalta. Joustotarpeiden määrittämiseen tarvitaan myös sopivia suunnittelutyökaluja, jotta jakeluverkonhaltijat voisivat paremmin tarkastella joustoratkaisujen käyttöä osana verkon kehittämisen keinovalikoimaa.
Työssä suoritettiin myös yksinkertaistettu esimerkkitarkastelu joustotarpeen määrittämisestä ja joustoratkaisun soveltuvuuden analysoinnista erääseen kohteeseen jakeluverkossa. Tarkastelun perusteella joustoratkaisu voi olla hyvinkin kustannustehokas ratkaisu verrattuna perinteiseen kiinteään investointiin, mutta toistaiseksi kustannustasoon liittyy merkittäviä epävarmuuksia niin lopulta markkinaehtoisesti määräytyvään joustopalvelun hinnan kuin muiden joustoratkaisuun liittyvien kustannusten osalta. Kantaverkkotasoisista joustoista jakeluverkkotasoiset joustot eroavat ennen kaikkea siten, että soveltuva sijainti joustoresurssille on huomattavan paljon rajatumpi ja soveltuva tarjousten koko saattaa myös usein olla pienempi. Näin ollen joustotarpeisiin sopiva tarjonta on myös lähtökohtaisesti epävarmempaa. Yhtenä keskeisenä haasteena joustopalvelujen käytölle onkin varmistaa joustopalvelujen riittävä saatavuus oikeassa sijainnissa, oikeaan aikaan ja sopivan suuruisena.
Joustoratkaisujen laajamittainen hyödyntäminen edellyttää jakeluverkonhaltijoilta joka tapauksessa järjestelmien ja toimintatapojen kehittämistä sekä enenevissä määrin myös ulkopuolisen osaamisen hyödyntämistä. Soveltuva järjestelmäarkkitehtuuri luo sille parempia edellytyksiä. Jakeluverkonhaltijoiden tulisikin tulevaisuudessa toimia enemmän alustamaisena toimijana, joka hyödyntää laajasti eri toimijoiden palveluita ja jonka kautta eri toimijat voivat hyödyntää toistensa palveluita.
Kapasiteettijoustolla tarkoitetaan siirrettävien tehojen ohjaamista tuotantoa tai kulutusta säätämällä, ja se voi toimia perinteisten kiinteiden verkkoinvestointien vaihtoehtona. Jakeluverkkotasoisten joustojen tapauksessa kyseessä on toistaiseksi muna-kana-ongelma: sopivaa tarjontaa ei ole, koska kysyntää ei ole merkittävästi, ja päinvastoin. Kehitystyö ja yhteistyö eri osapuolten välillä ovat välttämättömiä, ja regulaatio on yksi keskeinen keino edistää kehitystä.
EU-tason ja kansallinen lainsäädäntö sekä Energiaviraston valvonta ovat keskeisiä jakeluverkkotoiminnan regulaatiotekijöitä myös joustoratkaisujen osalta. Vaikka regulaatioon on tehty muutoksia joustojen hyödyntämisen edistämiseksi, taloudelliset kannustimet ovat edelleen puutteellisia. Hinnoittelun valvontamenetelmien joustokannustin on yksi konkreettinen uusi elementti, mutta haasteena niin sen hyödyntämisessä kuin muussakin kehitystyössä on useimpien verkonhaltijoiden hyvin rajalliset kehitysresurssit.
Jakeluverkonhaltijoilla on monia mahdollisuuksia hyödyntää tarvittavan kapasiteetin joustavuutta muun muassa hinnoittelurakenteita muuttamalla tai kohdistetummin joustopalveluita hankkimalla. Sopivat tietojärjestelmät ja toimiva tiedonvaihto ovat kuitenkin joustojen tehokkaan hyödyntämisen kannalta välttämättömiä, ja ne vaativat vielä kehitystyötä. Joustokaupankäyntiin ja joustojen operatiiviseen hallintaan tarvittaneen soveltuva markkina-alusta sekä yhteisesti sovittuja toimintatapoja esimerkiksi rajapintojen osalta. Joustotarpeiden määrittämiseen tarvitaan myös sopivia suunnittelutyökaluja, jotta jakeluverkonhaltijat voisivat paremmin tarkastella joustoratkaisujen käyttöä osana verkon kehittämisen keinovalikoimaa.
Työssä suoritettiin myös yksinkertaistettu esimerkkitarkastelu joustotarpeen määrittämisestä ja joustoratkaisun soveltuvuuden analysoinnista erääseen kohteeseen jakeluverkossa. Tarkastelun perusteella joustoratkaisu voi olla hyvinkin kustannustehokas ratkaisu verrattuna perinteiseen kiinteään investointiin, mutta toistaiseksi kustannustasoon liittyy merkittäviä epävarmuuksia niin lopulta markkinaehtoisesti määräytyvään joustopalvelun hinnan kuin muiden joustoratkaisuun liittyvien kustannusten osalta. Kantaverkkotasoisista joustoista jakeluverkkotasoiset joustot eroavat ennen kaikkea siten, että soveltuva sijainti joustoresurssille on huomattavan paljon rajatumpi ja soveltuva tarjousten koko saattaa myös usein olla pienempi. Näin ollen joustotarpeisiin sopiva tarjonta on myös lähtökohtaisesti epävarmempaa. Yhtenä keskeisenä haasteena joustopalvelujen käytölle onkin varmistaa joustopalvelujen riittävä saatavuus oikeassa sijainnissa, oikeaan aikaan ja sopivan suuruisena.
Joustoratkaisujen laajamittainen hyödyntäminen edellyttää jakeluverkonhaltijoilta joka tapauksessa järjestelmien ja toimintatapojen kehittämistä sekä enenevissä määrin myös ulkopuolisen osaamisen hyödyntämistä. Soveltuva järjestelmäarkkitehtuuri luo sille parempia edellytyksiä. Jakeluverkonhaltijoiden tulisikin tulevaisuudessa toimia enemmän alustamaisena toimijana, joka hyödyntää laajasti eri toimijoiden palveluita ja jonka kautta eri toimijat voivat hyödyntää toistensa palveluita.