Akkuenergiavaraston kannattavuusanalyysi reservi- ja vuorokausimarkkinoilla

Abstract

Sähkön hinnan suuri volatiliteetti ja tuotannon vaihtelu, sekä sähkötaseen epätasapaino ovat ongelmia maan sähköenergiajärjestelmälle. Nämä nostavat järjestelmän haavoittuvaisuutta, sekä aiheuttavat ongelmia sähköverkon asiakkaille. Sähköenergian varastointijärjestelmät voivat avustaa hinnan volatiliteetin tasapainottamista, sekä mahdollistavat myös energian vaihtelun hallinnan. Tilanne ei selviä yksistään energiavarastoilla, mutta niiden asianmukainen käyttöönotto tulee olemaan hyödyksi. Niiden laajempi leviäminen ja käyttöönotto vaatii kuitenkin sen, että ne ovat taloudellisesti kannattavia. Tätä pyritään työssä tutkimaan sekä kannattavuutta pyritään kehittämään. Työssä keskitytään vain akustopohjaisiin energiavarastoihin, joista valitaan litiumpohjaiset akkukemiat.

Työ koostuu kirjallisuustutkimuksesta, jonka avulla kerättyä teoriaa sovelletaan kolmeen eri case kohteen kannattavuuden analysointiin. Kohteet pohjautuvat realistisiin projekteihin. Lisäksi tutkitaan potentiaalisia ratkaisuja kannattavuuden parantamiseksi kyseiset projektit mielessä pitäen. Kirjallisuustutkimus sisältää katsauksen valittuihin markkinakohteisiin, suomalaiseen ja pohjoismaiseen sähköenergiajärjestelmään, sekä akustoratkaisun ja reservimarkkinoiden liitännän vaatimuksiin. Kannattavuusanalyysi tehdään markkinakohtaisesti hyödyntämällä Fingridin reservimarkkinoista saatavilla olevaan dataa sekä työtä varten toteutettuja MATLAB algoritmeja. Näiden tulosten, sekä lisäanalyysin avulla pyritään määrittämään muuttujia akuston kannattavuuden parantamiseksi.

Työn aikana todetaan, että case kohteiden kannattavuus riippuu paljon akuston käyttötavasta ja koosta. aFRR ja FCR-D markkinat toimivat jossain tilanteissa kannattavina, mutta on markkinapaikkoja, tilanteita ja case kohteita, mitkä eivät ole kannattavia. Työssä tutkitaan pääosin teoreettista ylärajaa, mutta myös keskiarvoisia tilanteita pyritään ottamaan huomioon. Tulosten perusteella yksi case kohteista on potentiaalisesti kannattava muutamalla reservimarkkinalla johtuen hyväksyttävästä takaisinmaksuajasta ja nettonykyarvosta. Suurin osa reservimarkkinoista oli kuitenkin case kohteiden suhteen kannattamattomia, varsinkin pienikapasiteettisille akustoille. Kannattavuuden optimoimisen suhteen todettiin, että reservien yhdistäminen nostaa kannattavuutta, sekä löydettiin useita aika- ja energiankulutusriippuvaisia tekijöitä kannattavuuden nostamiseksi.

Työssä päätellään, että energiavarastoilla on potentiaalia, mutta reservimarkkina liitäntä ei ole yksinkertainen ja akuston käyttöstrategia pitää toteuttaa harkitusti. Työ osoittaa sen, että jos akkuvarastoon haluaa sijoittaa taloudellisten tulojen aikaansaamiseksi, on usea tekijä huomioitava. Tulokset ovat kuitenkin case kohtaisia, eikä universaalia johtopäätöstä pystytä muodostamaan.