Loistehon kompensoinnin teknis-taloudellinen kehittäminen siirto- ja jakeluverkoissa
Hautero, Matti (2018)
2018
Sähkötekniikka
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta - Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2018-02-07
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201801121077
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201801121077
Tiivistelmä
Loistehon tuotanto on Suomen sähköverkossa lisääntynyt viime vuosina merkittävästi, jonka seurauksena kantaverkon loistehon kompensointikapasiteetti on hetkittäin täydellä käyttöasteella. Kantaverkon kompensointilaitteiden tarkoitus on kompensoida sen oman verkon tyhjäkäynnistä syntyvää loistehoa, mutta viime aikoina on ollut havaittavissa tarvetta kompensoida myös jakeluverkkoyhtiöiden tuottamaa loistehoa kantaverkon puolella. Tämän seurauksena kantaverkkoyhtiö Fingrid uusi loistehotariffinsa, jotka tulevat voimaan vaiheittain 2017 – 2019 välisenä aikana. Tämän työn tarkoituksena on tutkia erilaisia vaihtoehtoja ja tapoja toteuttaa loistehon kompensointia koko sähköverkko huomioiden.
Työn pohjalle rakennettiin kuvitteellinen sähköverkkomalli, johon kuvattiin tuotantoa ja kulutusta kaikille jännitetasoille. Verkkomallissa on elementtejä Suomen sähköverkosta, mutta se ei suoraan vastaa mitään olemassa olevaa verkkoa ja se on hyvin pelkistetty. Työssä tutkittiin verkon muutoksia ja kompensointilaitteiden vaikutusta perustilanteen ja viiden erilaisen skenaarion kautta. Skenaariossa huomioitiin mm. kaapelointiasteen nousu, hajautetun tuotannon lisääntyminen, sähköautojen lisääntyminen, asiakaskäyttäytymisen muutos ja kompensoinnin toteuttaminen hajautetusti. Taloudellisissa laskelmissa arvioitiin kompensointilaitteiden investointien kannattavuutta ja takaisinmaksuaikoja.
Työn tuloksissa havaittiin, että kompensointilaitteiden investointi tuli useimmissa tilanteissa kannattavaksi. Merkittävä havainto oli, että kompensointilaitteiden ja voimalaitosten jännitteensäädön koordinoimaton käyttö saattaa johtaa epäedullisiin ja voi pahimmassa tapauksessa mitätöidä kompensointilaitteen vaikutuksen. Jännitteen asetusarvolla oli merkitystä myös, kun hajautettua tuotantoa oli asetettu osallistumaan verkon jännitteensäätöön. Loistehotariffeiden todettiin ohjaavaan verkon käyttöä oikeaan suuntaan ja kannustavan verkkoyhtiöiden etsimään ratkaisuja loistehon annon vähentämiseen.
Työn pohjalle rakennettiin kuvitteellinen sähköverkkomalli, johon kuvattiin tuotantoa ja kulutusta kaikille jännitetasoille. Verkkomallissa on elementtejä Suomen sähköverkosta, mutta se ei suoraan vastaa mitään olemassa olevaa verkkoa ja se on hyvin pelkistetty. Työssä tutkittiin verkon muutoksia ja kompensointilaitteiden vaikutusta perustilanteen ja viiden erilaisen skenaarion kautta. Skenaariossa huomioitiin mm. kaapelointiasteen nousu, hajautetun tuotannon lisääntyminen, sähköautojen lisääntyminen, asiakaskäyttäytymisen muutos ja kompensoinnin toteuttaminen hajautetusti. Taloudellisissa laskelmissa arvioitiin kompensointilaitteiden investointien kannattavuutta ja takaisinmaksuaikoja.
Työn tuloksissa havaittiin, että kompensointilaitteiden investointi tuli useimmissa tilanteissa kannattavaksi. Merkittävä havainto oli, että kompensointilaitteiden ja voimalaitosten jännitteensäädön koordinoimaton käyttö saattaa johtaa epäedullisiin ja voi pahimmassa tapauksessa mitätöidä kompensointilaitteen vaikutuksen. Jännitteen asetusarvolla oli merkitystä myös, kun hajautettua tuotantoa oli asetettu osallistumaan verkon jännitteensäätöön. Loistehotariffeiden todettiin ohjaavaan verkon käyttöä oikeaan suuntaan ja kannustavan verkkoyhtiöiden etsimään ratkaisuja loistehon annon vähentämiseen.