Joustavat liittymissopimukset : Teknis-taloudellinen analyysi

Abstract

Tässä työssä tarkastellaan joustavien liittymissopimusten roolia jakeluverkon kapasiteettihaasteiden hallinnassa keski- ja suurjännitetasoilla, kun yhteiskunnan sähköistyminen lisää kysyntää kapasiteetille nopeammin kuin verkon kapasiteettia voidaan rakentaa. Työn tavoitteena oli selvittää, missä tilanteissa verkkoyhtiö tarvitsee joustavuutta liittymisratkaisuissa, mitä teknisiä ja operatiivisia edellytyksiä joustavien liittymien käyttöönotto edellyttää sekä millä ehdoilla joustavat liittymät ovat jakeluverkkoyhtiön näkökulmasta teknisesti toteutettavissa. Aihetta pohjustetaan sääntelyn ja kansainvälisten esimerkkien kautta. Joustavat liittymät tuotiin osaksi EU-direktiiviä (2024/1711), joka ohjasi sähkömarkkinalain uudistusta, jota täydennettiin Energiaviraston määräyksillä ja menetelmillä. Toteutusmalleja tarkastellaan Alankomaiden ja Iso-Britannian esimerkkien avulla.

Joustavat liittymät jaetaan tilapäisiin ja pysyviin joustaviin liittymiin. Tilapäiset joustavat liittymät nopeuttavat verkkoon pääsyä kapasiteettirajoitteisilla alueilla ja pysyvillä joustavilla liittymillä voidaan saavuttaa kustannushyötyjä lykkäämällä verkkoyhtiön investointeja. Työssä kuvataan, miten joustavat liittymät kytkeytyvät liittymisprosessiin kypsyyskriteerien ja kapasiteetinjakoperiaatteiden kautta sekä miten rajoitusten toteutusmenetelmät ja verkkoyhtiön hinnoittelu määräytyy Energiaviraston määräysten ja menetelmien puitteissa. Joustavien liittymien laajamittainen hyödyntäminen edellyttää luotettavia tehonohjauksen ja tiedonvaihdon ratkaisuja sekä prosesseja, joiden on toimittava normaalissa käyttötilanteessa sekä poikkeavissa kytkentätilanteissa ja joiden on myös skaalauduttava kasvavaan liittyjämäärään.

Tutkimus toteutettiin yhdistämällä kirjallisuuskatsaus, asiantuntijahaastattelut sekä empiirinen analyysi, jossa analysoitiin 110/20 kV päämuuntajien kuormitusten tuntisarjoja vuosilta 2022–2025. Empiirisessä osuudessa määriteltiin, mitä tarkoitetaan kiinteällä ja joustavalla kapasiteetilla sekä arvioitiin kulutusliittymän joustavaa kapasiteettia eri joustavien tehotasojen saatavuusprosenttien avulla, minkä lisäksi tarkastelut tehdään vuodenaikojen ja vuorokauden aikajaksojen mukaan. Tulokset osoittivat, että joustavan kapasiteetin saatavuus vaihtelee voimakkaasti kausiluonteisesti ja rajoittavin tilanne korostuu tyypillisesti talvikaudella erityisesti päiväaikaan. Keskimääräistä 16 MVA päämuuntajaa kuvaavassa normaalikytkentätilanteen tarkastelussa 1–3 MW joustavat tehot ovat käytettävissä lähes aina, 4–6 MW tasolla saatavuus on monissa tilanteissa edelleen kohtuullinen, mutta rajoitukset lisääntyvät erityisesti talvella, ja 7–10 MW tasolla joustavan tehon saatavuus heikkenee selvästi siten, että suurimmat keskijänniteliittymät olisivat käytettävissä vain harvoin. Näiden havaintojen perusteella joustavaa kapasiteettia ei ole tarkoituksenmukaista kuvata vuosikeskiarvoina, vaan arvioinnissa on huomioitava kriittiset ajankohdat ja kuormitusjaksojen kesto, jotta joustavan liittymän käytettävyyttä voidaan kuvata realistisesti.

Tutkimuksen tulosten avulla Elenialle laadittiin joustavien liittymien kehittämisprosessi, jonka avulla joustavien liittymien tarjoaminen voidaan toteuttaa Energiaviraston sääntelyn edellyttämässä aikataulussa. Kehittämispolku etenee vaiheittain siten, että joustavia liittymiä voidaan aluksi tarjota aikarajoitteisina, joissa tehonrajoitukset kohdistuvat ennalta määriteltyyn talvikauteen. Samanaikaisesti kehitetään järjestelmä- ja toimintavalmiuksia manuaalisesti aktivoitaviin ratkaisuihin, joissa rajoituksia sovelletaan vain korkean kuormituksen aikajaksoina verkon käyttötilanteen perusteella. Pitkän aikavälin tavoitetilana on dynaaminen toimintamalli, jossa asiakkaalle välitetään automaattisesti reaaliaikaista tietoa käytettävissä olevasta tehosta ja jossa rajoitusten ohjaus perustuu ajantasaisiin mittaus- ja tilannetietoihin.

This study examines the role of flexible connection agreements in managing distribution network capacity challenges at the medium- and high-voltage levels, as the electrification of society is increasing demand for capacity faster than network capacity can be built. The aim of the study was to determine in which situations a grid company needs flexibility in connection solutions, what technical and operational prerequisites the implementation of flexible connections requires, and under what conditions flexible connections are technically feasible from the distribution system operator’s perspective. The topic is framed through regulation and international examples. Flexible connections were incorporated into the EU Directive (2024/1711), which guided the reform of Finland’s Electricity Market Act, supplemented by the Finnish Energy Authority’s regulations and methods. Implementation models are examined using examples from the Netherlands and the United Kingdom.

Flexible connections are divided into temporary and permanent flexible connections. Temporary flexible connections speed up grid access in areas with capacity constraints, while permanent flexible connections can create cost benefits by deferring grid operator investments. This study describes how they are integrated into the connection process through maturity criteria and capacity allocation principles, as well as how the methods for implementing restrictions and the grid operator’s pricing is determined within the framework of the Energy Authority’s regulations and methods. The large-scale utilization of flexible connections requires reliable power control and data exchange solutions, as well as processes that must function under normal operating conditions and during exceptional connection situations, and that must also be scaled to accommodate a growing number of connected users.

The study was conducted by combining a literature review, expert interviews, and an empirical analysis that examined hourly load data for 110/20 kV main transformers from 2022 to 2025. The empirical section defined what is meant by firm and flexible capacity and assessed the flexible capacity of a consumer connection using availability percentages for different levels of flexible power, with analyses conducted according to seasons and time of day. The results showed that the availability of flexible capacity varies significantly on a seasonal basis, and the most limiting situation typically occurs during the winter season, especially during the daytime. In an analysis of a normal connection scenario involving an average 16 MVA main transformer, 1–3 MW of flexible power is available almost always; at the 4–6 MW level, availability remains reasonable in many situations, but constraints increase particularly in winter, and at the 7–10 MW level, the availability of flexible power deteriorates significantly, such that the largest medium-voltage connections are available only rarely. Based on these observations, flexible capacity should not be described in terms of annual averages. Instead, the assessment must consider critical times and the duration of load periods to realistically describe the availability of a flexible connection.

Using the results of the study, a development process for flexible connections was drawn up for Elenia, enabling the company to offer flexible connections within the timeframe required by the Energy Authority’s regulations. The development path proceeds in stages so that flexible connections can initially be offered on a time-limited basis, with power restrictions applied during a predefined winter season. At the same time, system and operational capabilities are being developed for manually activated solutions, in which restrictions are applied only during periods of high load based on the network’s operating status. The long-term goal is a dynamic operating model in which real-time information on available power is automatically provided to the customer and in which the control of restrictions is based on up-to-date measurement and status data.