Akkuenergiavaraston liittäminen sähkönjakeluverkkoon

Abstract

Energiamurros ja uusiutuvan energiantuotannon lisääntyminen ovat lisänneet tarvetta joustaville ratkaisuille, kuten akkuenergiavarastoille. Akkuenergiavarastojen yleistyminen asettaa uusia vaatimuksia jakeluverkkoyhtiöille niiden liittämisen, käytön ja verkkovaikutusten hallinnan osalta. Tämän työn tavoitteena oli tarkastella akkuenergiavaraston hyödyntämismahdollisuuksia energiayhtiössä, selvittää niiden liittämisen keskeiset tekniset vaatimukset ja verkkovaikutukset sekä kehittää jakeluverkkoyhtiölle yhtenäinen toimintamalli liittämisprosessin tueksi. Työ toteutettiin kirjallisuuskatsauksena ja tapaustutkimuksena. Tapaustutkimuksessa analysoitiin ensimmäistä alueelle liitettyä keskijänniteverkkoon kytkettyä megawattiluokan akkuenergiavarastoa. Tulosten perusteella litiumioniakut ovat vallitseva teknologia akkuenergiavarastoissa ja litiumrautafosfaatti (LFP) on vakiintunut ratkaisu sen korkean turvallisuuden ja pitkän käyttöiän ansiosta. Akkuenergiavarastoja voidaan hyödyntää energiayhtiössä muun muassa Fingridin reservimarkkinoilla, sähkön hinnan vaihteluun perustuvassa arbitraasissa sekä verkkoteknisissä sovelluksissa. Verkkoteknisiä sovelluksia ovat jännitteensäätö ja huipputehojen hallinta. Akkuenergiavarastot voivat mahdollistaa sähköverkon investointien lykkäämisen, vaikka tämä ei kaikissa tapauksissa ole toteutettavissa Energiaviraston asettamien vaatimusten puitteissa. Akkuenergiavaraston liittäminen sähkönjakeluverkkoon edellyttää teknisten vaatimusten täyttämistä, jotka määritellään liittymissopimuksessa ja Fingridin sähkövarastojen järjestelmäteknisissä vaatimuksissa (SJV), joissa sähkövarastot luokitellaan tyyppiluokkiin A-D. Keskeisiä vaatimuksia ovat suojaus- ja mittausratkaisut, liitäntäsuojaus ja tiedonsiirto. Liitäntäsuojauksen tehtävänä on varmistaa järjestelmän turvallinen irtikytkeytyminen poikkeustilanteissa. Liitettävä laitteisto ei saa heikentää sähkönlaatua eikä aiheuttaa häiriötä muille verkon käyttäjille. Akkuenergiavaraston vaikutukset sähköverkkoon ilmenevät erityisesti jännite- ja taajuusvaikutuksina. Sähkönlaadun muutokset riippuvat ohjausstrategioista, tehonmuutoksista ja verkon ominaisuuksista. Taloudellisessa tarkastelussa todettiin, että akkuenergiavaraston kannattavuus riippuu investointikustannuksista, markkinatuotoista ja käyttöstrategiasta. Reservimarkkinat muodostavat keskeisen tulovirran, mutta niiden hintakehitykseen liittyy epävarmuutta. Lisäksi akkuenergiavarastojen lisääntyvä käyttö voi johtaa markkinoiden kannibalisaatioon, jolloin hinnanvaihtelut tasaantuvat ja tuottopotentiaali pienenee. Työn tuloksena muodostettiin jakeluverkkoyhtiölle yleinen toimintamalli sekä luonnos ulkoisesta ohjeistuksesta, joiden avulla akkuenergiavarastojen liittämisprosessia voidaan yhtenäistää ja kehittää. Tulokset osoittavat, että akkuenergiavarastot tarjoavat monenlaisia mahdollisuuksia energiayhtiöille, mutta niiden tehokas hyödyntäminen edellyttää teknisten vaatimusten, verkkovaikutusten ja taloudellisten tekijöiden huomiointia.