Kysyntäjouston toteuttaminen jakeluverkossa
Kuusisto, Janne (2025)
2025
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
2025-08-06
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202508068086
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202508068086
Tiivistelmä
Sähkönkulutus kasvaa ja tuotanto siirtyy kohti sääriippuvaisia uusiutuvia energialähteitä. Sähköjärjestelmän murros lisää tarvetta löytää perinteisen mukautuvan sähköntuotannon rinnalle joustavuutta myös sähkön kulutuksesta. Kysyntäjouston tarvetta ja mahdollisuuksia esiintyy sähköjärjestelmän kaikilla osa-alueilla. Tutkimuksessa tarkasteltiin kysyntäjoustoa Köyliön-Säkylän Sähkö Oy:n (K-SS) jakeluverkossa. Työn päätavoitteena oli selvittää kysyntäjouston tarvetta K-SS:n jakeluverkossa ja rakentaa työkalu ja menettelytavat kysyntäjouston tarpeen arvioimiseen jatkossa.
Tämä diplomityö koostuu kahdesta osiosta: kirjallisuuskatsauksesta ja käytännön tutkimuksesta. Kirjallisuuskatsaus kohdistuu sähköverkkoyhtiön toimintaympäristön muutoksiin, sähkön kulutuksen muutoksien vaikutuksiin ja itse kysyntäjoustoon, sen tarpeen aiheuttajiin sekä ratkaisumahdollisuuksiin. Toimintaympäristön muutoksia tarkasteltiin sähkömarkkinoiden ja tuotantorakenteen, jakeluverkkoliiketoiminnan valvonnan ja sähkön kulutuksen muuttumisen näkökulmasta. Merkittävänä ajurina kysyntäjouston tarpeelle oli kulutuksen muuttumisen aiheuttamat vaikutukset sähkönjakeluverkoissa.
Kysyntäjousto tarkoittaa sähkönkulutuksen ohjaamista ulkoisen signaalin, kuten hinnan tai verkon kuormituksen, perusteella. Jakeluverkkoyhtiöiden näkökulmasta kysyntäjousto tarjoaa mahdollisuuden hallita huipputehoja, vähentää investointitarpeita ja parantaa verkon käyttövarmuutta. Kysyntäjousto voi toteutua esimerkiksi kuormanohjauksena, sähkövarastojen hyödyntämisenä tai osallistumisena joustomarkkinoille. Kuormanohjaus voi toteutua esimerkiksi välillisesti tehotariffin muodossa tai AMR 2.0 mittarin kuormanohjausreleen kautta. Sähkövarastoihin voidaan varastoida ylimääräistä tuotantoa tai tasoittaa huipputehoa. Erilaisia joustomarkkinoita on jo käytössä maailmalla, ja myös Suomessa on käynnissä joustomarkkinapilotti.
Tutkimusosuudessa tutkittiin simulointien avulla kolmen eri muuntopiirin muuntajan kuormituksen käyttäytymistä erilaisissa skenaarioissa. Skenaariot perustuivat nykytilanteeseen, pahimpaan mahdolliseen tilanteeseen sekä todennäköisimpään tulevaisuuden skenaarioon. Simulointien tulokset osoittivat, että varsinkin synkronoidusti käyttäytyvät kuormitukset, kuten sähköautojen spot hintaan perustuva lataus, voivat aiheuttaa hetkellisiä ylikuormituksia. Todennäköisimmässä tulevaisuuden skenaariossa kuormitus pysyi kuitenkin sallituissa rajoissa eikä näyttänyt tutkimukseen asetetuissa raameissa selkeää tarvetta kysyntäjoustolle K-SS:n jakeluverkossa.
Kysyntäjousto tarjoaa mahdollisuuksia jakeluverkon kuormituksen hallintaan ja mahdollisesti investointitarpeiden lykkäämiseen. Varsinkin haja-asutusalueilla kysyntäjousto voi tulevaisuudessa mahdollistaa yksittäisten investointien välttämisen, mikäli alueella ilmenee hetkellistä ylikuormitusta. Kysyntäjouston tehokas hyödyntäminen edellyttää kuitenkin teknologian, sääntelyn ja taloudellisten kannustimien yhteensovittamista.
Tämä diplomityö koostuu kahdesta osiosta: kirjallisuuskatsauksesta ja käytännön tutkimuksesta. Kirjallisuuskatsaus kohdistuu sähköverkkoyhtiön toimintaympäristön muutoksiin, sähkön kulutuksen muutoksien vaikutuksiin ja itse kysyntäjoustoon, sen tarpeen aiheuttajiin sekä ratkaisumahdollisuuksiin. Toimintaympäristön muutoksia tarkasteltiin sähkömarkkinoiden ja tuotantorakenteen, jakeluverkkoliiketoiminnan valvonnan ja sähkön kulutuksen muuttumisen näkökulmasta. Merkittävänä ajurina kysyntäjouston tarpeelle oli kulutuksen muuttumisen aiheuttamat vaikutukset sähkönjakeluverkoissa.
Kysyntäjousto tarkoittaa sähkönkulutuksen ohjaamista ulkoisen signaalin, kuten hinnan tai verkon kuormituksen, perusteella. Jakeluverkkoyhtiöiden näkökulmasta kysyntäjousto tarjoaa mahdollisuuden hallita huipputehoja, vähentää investointitarpeita ja parantaa verkon käyttövarmuutta. Kysyntäjousto voi toteutua esimerkiksi kuormanohjauksena, sähkövarastojen hyödyntämisenä tai osallistumisena joustomarkkinoille. Kuormanohjaus voi toteutua esimerkiksi välillisesti tehotariffin muodossa tai AMR 2.0 mittarin kuormanohjausreleen kautta. Sähkövarastoihin voidaan varastoida ylimääräistä tuotantoa tai tasoittaa huipputehoa. Erilaisia joustomarkkinoita on jo käytössä maailmalla, ja myös Suomessa on käynnissä joustomarkkinapilotti.
Tutkimusosuudessa tutkittiin simulointien avulla kolmen eri muuntopiirin muuntajan kuormituksen käyttäytymistä erilaisissa skenaarioissa. Skenaariot perustuivat nykytilanteeseen, pahimpaan mahdolliseen tilanteeseen sekä todennäköisimpään tulevaisuuden skenaarioon. Simulointien tulokset osoittivat, että varsinkin synkronoidusti käyttäytyvät kuormitukset, kuten sähköautojen spot hintaan perustuva lataus, voivat aiheuttaa hetkellisiä ylikuormituksia. Todennäköisimmässä tulevaisuuden skenaariossa kuormitus pysyi kuitenkin sallituissa rajoissa eikä näyttänyt tutkimukseen asetetuissa raameissa selkeää tarvetta kysyntäjoustolle K-SS:n jakeluverkossa.
Kysyntäjousto tarjoaa mahdollisuuksia jakeluverkon kuormituksen hallintaan ja mahdollisesti investointitarpeiden lykkäämiseen. Varsinkin haja-asutusalueilla kysyntäjousto voi tulevaisuudessa mahdollistaa yksittäisten investointien välttämisen, mikäli alueella ilmenee hetkellistä ylikuormitusta. Kysyntäjouston tehokas hyödyntäminen edellyttää kuitenkin teknologian, sääntelyn ja taloudellisten kannustimien yhteensovittamista.