Toimintaympäristön muutokset Visio 2035 ja tutkimuksen Roadmap 2025

Transkriptio

1 Toimintaympäristön muutokset Visio 2035 ja tutkimuksen Roadmap 2025 Jarmo Partanen Sähkötutkimuspoolin tutkimusseminaari

2

3

4 3/15 6/15 8/15 10/15 Työpajan junailu UVA 1. Työpaja 2. Työpaja 3. Työpaja 4. Työpaja Työpajan junailu TUT Teknologia Työpajan junailu LUT Toimintaympäristö Sähkömarkkinat Työpajan junailu Merinova Visio & Roadmap Nykytilan analyysi LUT Toimintaymp. UVA Kick-off Nykytilan analyysin esittely Toimintaympäristö Teknologian kehitys TUT Teknologian tarjoamat mahdollisuudet T&K-tarpeet Rooliselvitys LUT Sähkömarkkinamallit Eri toimijoiden roolit Sken. Visiot Sähkömarkk. LUT Roadmapaihiot Kaikki Vision kirkastus Roadmapit UVA Raportointi TUT Raportointi LUT Raportointi JR 1 JR 2 JR 3 JR 4 Meri- JR 5 nova Roadmap LUT Vaikutusanal. Nykytilan analyysi (LUT) Toimintaymp. skenaariot ja alustava visio (UVA) Nykyteknologian soveltaminen Tutkimustarpeet Teknologiaskenaariot ja -visio Sähkömarkk. skenaariot ja visio Toimijoiden roolit ja ansaintalogiikat Visio 2035 Roadmap 2025 Vaikutusanalyysi

5 Roadmap projektin tavoitteet 1. Sähköverkko- ja sähkömarkkinavisio eli tavoitetila vuonna Sähköverkkoliiketoiminnan ja sähkökaupan kehittämisen Roadmap vuoteen 2025

6 Yhteiskuntaa, omistajia ja asiakkaita palveleva järjestelmä Menestyvä teknologiateollisuus

7 Vision 2035 Driving Forces Mass production based weather-dependent generation technology with low operational costs

8 /MWh Natural gas Coal Oil LNG

9 Natural gas Coal Oil LNG Wind Power Li-ion battery Power-to-gas Solar PV /MWh

10 Aurinkosähkön kasvu on yllättänyt kaikki Tuulivoimasta on tullut edullisin (LCOE) tuotantomuoto monilla alueilla

11 Vision 2035 Driving Forces Mass production based weather dependent generation technology with low operational costs palavatko valot; Tuuli-, aurinko-, aalto- ja ydinvoima ovat tehotasapainon hallinnan kannalta haasteellisia Energy Storage Varastointi on lisäkomponentti energiajärjestelmässä investointi, jolla voidaan alentaa energiajärjestelmän kapasiteettitarpeita (resurssitehokkuus) Digitalisation Rajaton kustannustehokas kyky/mahdollisuus ohjata kysyntää on line

12 Excellent trend in long term Vision 2035 Driving Forces Uncontrollable production with low operational costs Sustainability Low energy price in market Capacity costs have majority role High price volatility Price of electricity Shorter operation times, Different running ranking Worse economics Weather based production, Challenges in intermittency, Lack of inertia Operation of existing power system Security of supply Markkinamallihaaste Energy only markkinamalli Uusiutuvilla pääosin erittäin alhaiset muuttuvat kustannukset (< 10 /MWh) Onko energialla hintaa, kun polttoaineella ei ole hintaa? Vesi, tuuli, aurinko ja ydin ovat aina markkinassa Merkittävillä muuttuvilla kustannuksilla toimivien laitosten kilpailukyky? Investointikustannus/watti + käyttötunnit ratkaisevat kilpailukyvyn, muuttuvat kustannukset myrkkyä

13 = Pitkäaikaiseen säilöntään tai tehoreserviin lauhdevoimaloita megawatin verran

14 Excellent trend in long term Vision 2035 Driving Forces Uncontrollable production with low operational costs Sustainability Low energy price in market Capacity costs have majority role High price volatility Price of electricity Shorter operation times, Different running ranking Worse economics Weather based production, Challenges in intermittency, Lack of inertia Operation of existing power system Security of supply Tarvitaanko kansainvälisiä markkinoita omavaraisuus? Millainen markkinamalli jouston arvo kasvaa! Tarvitaanko voimansiirtoyhteyksiä sisäisiä ja ulkoisia? Paikallistuotanto & varastointi? Nolla hintainen muuttuvien kustannusten tuotanto kaikkialla? Mistä jousto? Mikä on jakeluverkkojen rooli paikallistuotanto ja mikroverkot?

15 Excellent trend in long term Vision 2035 Driving Forces Uncontrollable production with low operational costs Sustainability Low energy price in market High price volatility Capacity costs have majority role Price of electricity Shorter operation times, Different running ranking Worse economics Weather based production, Challenges in intermittency, Lack of inertia How to solve the problem? Operation of existing power system Security of supply Cost? Storages Demand response Flexible production CH 4 Business model? Active customer Profitability? Acceptability? New transmission and distribution lines Market models with incentives to investments leading to cost efficient, flexible, secure and sustainable power system.

16 Sähkön varastointi Forecast for cost of lithium-ion batteries and resulting costs for stored electricity

17 Excellent trend in long term Vision 2035 Driving Forces Uncontrollable production with low operational costs Sustainability Low energy price in market High price volatility Capacity costs have majority role Price of electricity Shorter operation times, Different running ranking Worse economics Weather based production, Challenges in intermittency, Lack of inertia How to solve the problem? Operation of existing power system Security of supply Cost? Storages Demand response Flexible production CH 4 Business model? Active customer Profitability? Acceptability? New transmission and distribution lines Market models with incentives to investments leading to cost efficient, flexible, secure and sustainable power system.

18 Faktoja Suomesta Sähkömarkkinalaki, sähkön toimitusvarmuuskriteerit, 6/36 h Kahdeksan vuoden regulaatiojakso sähköverkkoliiketoiminnalle

19 Faktoja Suomesta v ydinvoimaa MW

20 Faktoja Suomesta v ydinvoimaa MW Siirtoverkkoja tarvitaan!

21 Uudet teknologiat, markkinakelpoisuus Kysynnän jousto, a Tehoelektroniikka sähkönjakelussa, 0-5 a Kaapelointitekniikan kehittyminen, 0-5 a Energiavarastot, 5-10 a Sähköautojen vaikutukset sähkönjakeluun, 5-10 a Hajautettu tuotanto, 0-5 a, 5-10 a Lähde: LUT

22 Miten haasteet muutetaan mahdollisuuksiksi? On parempi istua kuskin paikalla kuin muilutettavana.

23 Verkkovisio - mikä on Suomen suunta?

24 Hajautettu tuotanto

25 Verkkovisio - mikä on Suomen suunta? Tavoitetila Hypervisio: Maailmanlaajuisesti toimiva operaattori on valjastanut aktiiviset resurssit toimivaksi joustomarkkinaksi omistamatta itse yhtään assettia ja on markkina-arvoltaan yksi maailman suurimmista yrityksistä.

26 Kotimaahan pilotointeja - Alan toimijat proaktiivisesti mukana muutoksessa - Valmistava teollisuus menestyy ( työllisyys, vientitulot, yms.)

27 Vision of the Power System 2035 Urban Data Center Active customer Rural AC/DC LVDC / 1 kv AC / Microgrid DC/AC DC/AC DC/AC CH 4

28 Joustava voimajärjestelmä Ulkomaanyhteydet tärkeitä jouston mahdollistamisessa. Kansallinen omavaraisuus ja kriisivalmius riittäviä. >3000 MW tuulivoimaa Suomen verkossa. Aurinkovoimaa ja energiavarastoja jakeluverkoissa. Siirtoverkkoa vahvistettu mm. ydinvoimaloiden ja tuulipuistojen vuoksi. Pohjoismainen vesivoima tärkeässä roolissa säädössä. Ydinvoima ja CHP säilyvät tuotantopaletissa. Sääriippuvan tuotannon lisääntymisen ja inertian pienenemisen tuomat haasteet ratkaistu mm. markkinapohjaisten joustotuotteiden (ml. varastot) avulla. Joustossa myös lämpö, kylmä ja kaasu. 110 kv verkkojen luotettavuus vähintään nykytasolla. Niiden merkitys kasvanut tuulipuistojen ja suurasiakkaiden kytkemisessä järjestelmään. Ohjaamattoman tuotannon osuus energiasta suuri. Riittävä tuotantokapasiteetti varmistettu ohjattavalla tuotannolla, kysynnänjoustolla ja varastoilla. Voimajärjestelmän hallintaan liittyviä tehtäviä tullut myös jakeluverkkotasolle. Verkkojen vuorovaikutus lisääntynyt.

29 Resurssitehokas kaupunki Kaapeloitu jakeluverkko, kehittynyt automaatio ja kunnonvalvonta, automaattinen vikapaikan rajaus ja syötön palautus. Aurinkoenergian tuotantoa integroituna rakennuksiin. Sähkö- ja lämpövarastoja. Biomassaan perustuva CHP valtakunnallisesti merkittävässä roolissa. Data Center Uudentyyppisiä, varastojen ansiosta ohjattavia kuormituksia verkossa. Hukkalämpöä kaukolämpöverkkoon. Kohti lähes täyssähköistä liikennettä kaupungeissa. Kuluttajilla energiavarastoja ja kyky toimia irti verkosta microgridin tapaan. Kaupungissa sähköt päällä 24/7.

30 Elävä maaseutu Verkostoautomaatio edennyt syvälle verkkoon: Välikatkaisijat Muuntamoautomaatio Tulevaisuuden AMRmittareiden hyödyntäminen AC/DC LVDC / 1 kv AC / Microgrid Taajamat ja niiden syötöt kaapeloitu myrsky- ja lumivarmoiksi. Yli puolet verkosta kaapeloitu. DC/AC Suuria energiaomavaraisia maatalousyksiköitä. DC/AC DC/AC Vähäisessä määrin verkosta irtaantuneita asiakkaita tai osuuskuntia. Ilmajohtoja käytössä harvaanasutuilla seuduilla ja alueilla, joilla puut eivät uhkaa. Sekä paikallinen että siirrettävä varavoima ja energiavarastot osa sähkönsyötön turvaamista V:n järjestelmällä ja LVDC:llä soveltamisalueet. Mikrosähköverkkoja myös Suomessa.

31 Aktiivinen asiakas Aurinkoenergia laajasti käytössä. Suurin osa asiakkaista osallistuu vaivattomasti (automaation ja palveluntuottajan avulla) sähkömarkkinoihin taloudellisin perustein. Asiakkaan oma tuotanto, energiavarastot ja ohjattavat kuormat markkinatoimijoiden käytössä (kysynnänjousto). Kuormitusprofiilit muuttuvat Tehopainotteinen hinnoittelu ja joustotuotteet. Vähintään turvasähkö aina päällä. Pientuotantoa tai energiavarastoja omaavalla asiakkaalla tai pienyhteisöllä mahdollisuus itsenäisesti toimivaan mikrosähköverkkoon julkisen verkon häiriötilanteissa. Uudet rakennukset lähes nollaenergiataloja. Smart Home/House -tekniikka standardoitu ja vaatimuksena kaikissa uusissa rakennuksissa. Solutions Ltd CH 4 Lämmöntuotannossa maalämpö, ilmalämpöpumput ja bioenergialla tuotettu offgrid -lämpö yleistyneet.

32 Excellent trend in long term Vision 2035 Electricity Market Uncontrollable production having low operational costs Sustainability Low energy price in market High price volatility Majority from capacity costs Price of electricity Shorter operation times, Different running ranking Worse economics Weather based production, Challenges in intermittency, Lack of inertia How to solve the problem? Operation of existing power system Security of supply Cost? Storages Demand response Flexible production CH 4 Business model? Active customer Profitability? Acceptability? New transmission and distribution lines Market models with incentives to investments leading to cost efficient, flexible, secure and sustainable power system.

33 Nykytilasta visioon 2035 JOUSTAVA JÄRJESTELMÄ Toimintavarma, kilpailukykyinen ja kestävää kehitystä palveleva järjestelmä saavutetaan vahvan siirtoverkon, ulkomaanyhteyksien, automaation, kaapeloinnin, ohjattavan kulutuksen, energiavarastojen ja uusiutuvan energian avulla LIIKETOIMINTA JA REGULAATIO Liiketoimintamallit ja regulaatio mahdollistavat osapuolten tehokkaan ja kannattavan toiminnan osana joustavaa järjestelmää TEKNOLOGIA Sekä primääriverkon teknologian että ICT:n kehitystä tuetaan yhteistyöllä, rahoitusohjelmilla ja lainsäädännöllä siten, että joustavan järjestelmän kehittymisen ohella suomalaisen teknologiateollisuuden kilpailukyky paranee

34 Roadmap 2025 Markkina- ja liiketoimintamallit, palvelut ja regulaatio Pientuotanto, kysynnänjousto, energian varastointi ja asiakasrajapinta Digitalisaatio, automaatio ja tiedonhallinta Aktiivisten resurssien hallinta älykkäässä järjestelmässä Normaali tila Kriisivalmius Verkkoteknologiat ja järjestelmäratkaisut

35 Roadmap 2025 Palveluliiketoiminta Joustava sähkötoimialalla regulaatiomalli Varastoinnin liiketoiminta Kysynnänjouston markkinamallit Seuraavan sukupolven AMR-mittarit Asiakkaan kysyntäja joustoprofiili Markkinatoimijoiden roolit Kapasiteettipohjainen hinnoittelu Kapasiteetin riittävyyden varmistus Datahub Digitalisaatio sähkötoimialalla Kyberturvallisuus Tietoliikenne Markkina- ja liiketoimintamallit, palvelut ja regulaatio Digitalisaatio, automaatio ja tiedonhallinta Älykkään sähköjärjestelmän suunnittelumetodiikka Aktiivisten resurssien hallinta älykkäässä järjestelmässä Normaali tila Kriisivalmius Pientuotanto, kysynnänjousto, energian varastointi ja asiakasrajapinta Verkkoteknologiat ja järjestelmäratkaisut Microgridtuotekonseptit Microgridekosysteemit Uudet suojausratkaisut Varastointitekniikat Kysynnänjoustoa edistävä rakennussääntely Sähköautot energiavarastona Älykkäät komponentit Aktiivisten resurssien vaikutukset jännitteen laatuun Tehoelektroniikka jakelujärjestelmissä Laajan kaapeloinnin haasteet

36 Sähköllä huikea historia mutta uskomaton tulevaisuus Edullinen, puhdas, rajaton energialähde Lämpöä, kylmää, työtä Sähköpolttoaineita, ruokaa

37 Miten haasteet käännetään mahdollisuuksiksi? Kuskin penkillä on tilaa. Tervetuloa mukaan ohjaamaan muutosta ja hyötymään siitä.

38 Palveluliiketoiminta Joustava sähkötoimialalla regulaatiomalli Varastoinnin liiketoiminta Kysynnänjouston markkinamallit Seuraavan sukupolven AMR-mittarit Asiakkaan kysyntäja joustoprofiili Markkinatoimijoiden roolit Kapasiteettipohjainen hinnoittelu Kapasiteetin riittävyyden varmistus Datahub Digitalisaatio sähkötoimialalla Kyberturvallisuus Tietoliikenne Markkina- ja liiketoimintamallit, palvelut ja regulaatio Digitalisaatio, automaatio ja tiedonhallinta Älykkään sähköjärjestelmän suunnittelumetodiikka Aktiivisten resurssien hallinta älykkäässä järjestelmässä Normaali tila Kriisivalmius Pientuotanto, kysynnänjousto, energian varastointi ja asiakasrajapinta Verkkoteknologiat ja järjestelmäratkaisut Microgridtuotekonseptit Microgridekosysteemit Uudet suojausratkaisut Varastointitekniikat Kysynnänjoustoa edistävä rakennussääntely Sähköautot energiavarastona Älykkäät komponentit Aktiivisten resurssien vaikutukset jännitteen laatuun Tehoelektroniikka jakelujärjestelmissä Laajan kaapeloinnin haasteet

39 Takaisin Karttaan? Karttaan

40 Aktiivisten resurssien hallinta älykkäässä järjestelmässä Mitä meillä on, kun Roadmap on toteutettu Taajuuden hallinnan konsepti ja tarvittavat menetelmät, kun nykyistä konseptia täydennetään kysynnänjoustolla ja varastoilla Jakeluverkon kapasiteetin hallinta hyödyntäen hajautettujen resurssien ja microgridien joustopalveluita Regulaatio- ja liiketoimintamallit, jotka tukevat joustavien resurssien tehokasta hyödyntämistä Miten Laajamittaisen kysynnänjouston ja varastojen taajuuden säätöön ja reserveiksi osallistumisen simulaatiot ja demonstraatiot Menetelmä- ja työkalukehitystä IT- ja automaatiojärjestelmien osalta, jotta tiedonvaihto DSO:n ja hajautettujen resurssien/microgidien välillä (aggregaattorin välityksellä) onnistuu ja DSO kykenee valvomaan järjestelmäänsä reaaliajassa Regulaatio- ja liiketoimintamallien kehittäminen Tulosten merkitys Taajuuden laatu on jo heikentynyt ja säätämättömän tuotannon lisääntyessä tämä tulee jatkumaan, jos asiaan ei puututa. Taajuuden laatu on hyvin keskeinen koko sähköjärjestelmän käyttövarmuuden kannalta Jakeluverkon kapasiteettia voidaan hyödyntää entistä tehokkaammin aktiivisen jakeluverkon keinoin Ruotoon Karttaan

41 Kriisivalmius (varautuminen ja häiriötilanteiden hallinta) Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Näkemys kansantaloudellisesti järkevästä varautumisen tasosta eri järjestelmätasoilla (tuotanto, verkko, sähköriippuvat infrastruktuurit, kuluttajat) Uusia ratkaisuja häiriötilanteiden hallintaan (mm. tilannekuva, mikroverkot) Miten Kokonaisvaltainen riskianalyysi huomioiden eri infrastruktuureiden keskinäisriippuvuus Kehitetään uusia ratkaisuja varautumiseen ja häiriötilanteiden hallintaan ja tehdään kustannus-hyöty analyysi Testataan uusia ratkaisuja suurhäiriöharjoituksissa Tulosten merkitys Tuloksista hyötyvät viranomaiset, verkkoyhtiöt, tuottajat sekä sähkönkäyttäjät Karttaan

42 Kysynnänjouston markkinamallit Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Näkemys globaalista kehityksestä kysynnän jouston tarpeita ajatellen Määritelty toimijoiden roolit, arvoketjut ja liiketoimintamallit ja hyödyt Luotu markkinamalli, jossa kustannustehokkuus toteutuu, insentiivit kuluttajalle Esitys regulaation kehittämiseen Miten Tutkimushanke Työpajat, laaja osallistuminen yrityksiltä Tulosten merkitys Regulaation muutostarpeet Palveluntuottajille markkinat Koko järjestelmän hyötyminen Taustalla ennakoimattoman tuotannon osuuden lisääntyminen, hintapiikit Karttaan

43 Seuraavan sukupolven AMR-mittarit Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Näkemys AMR-tekniikan roolista kysynnänjoustossa Mitä toiminnallisuuksia seuraavan sukupolven AMR-mittarilla on ja miten mittaus- ja ohjausmahdollisuudet tukevat kysynnän joustoa sekä muita sähkön jakeluverkon hallinnan ja muiden markkinatoimijoiden tarpeita Miten ratkaistaan tiedonsiirto ja tiedon hallinta Miten Tutkimushanke, työpajat Tulosten merkitys Hyötyjinä jakeluverkkoyhtiöt, laite-, palvelu- ja järjestelmätoimittajat, myyjät ja aggregaattorit Karttaan

44 Asiakkaan kysyntä- ja joustoprofiili (ml. EV, DG, ES, DR) Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Menetelmät profiilien määrittämiseen Miten Tutkimushanke, mallintaminen Tulosten merkitys Merkitys kaikille toimijoille kysynnän jouston arvoketjussa Kysynnän jouston edistäminen Tarvitaan yksilöllisempiä profiileja (asiakaskohtainen tai jopa laitekohtainen) Kysynnän jouston ja oman tuotannon kysyntäprofiilia vääristävä vaikutus tulisi kyetä mallintamaan Kysyntäjouston potentiaalin profiilin mallintaminen Uusien profiilien hyödyntäminen verkon käyttötoimintaa ja suunnittelua tukevissa laskentajärjestelmissä Vanhat kuormituskäyrät eivät palvele tulevaisuuden tarpeita Karttaan

45 Kysynnänjoustoa edistävä rakennussääntely Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Rakennusmääräyskokoelma Poistettu kysynnänjouston yleistymistä rajoittavat määräykset ja lisätty sitä edistäviä Miten Tutkimus Työpajat Tulosten merkitys Tuloksena yhtenäiset, järkevät toimintatavat ja haluttuun suuntaan kehittyvä rakennuskanta Edulliset kysynnänjoustoratkaisut Hyötyjinä koko järjestelmä (mm. huipun leikkaus), myyjät/aggregaattorit, verkkoyhtiöt (pitkällä aikavälillä) ja asiakkaat (kustannussäästöt) Karttaan

46 Varastointitekniikat Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Selvitetty tyypilliset käyttökohteet ja näiden keskinäisvaikutukset (multiuse) Eri varastointitekniikat, ml. kuormien ohjaus soveltuvin osin Käytännön ohjeistus eri toimijoille eri aikajänteillä Tuotespeksaus Regulaatio- ym. esteiden hahmottaminen ja poistaminen (erillinen hanke?) Useita markkina-alueita (Suomi, Eurooppa, Afrikka, Aasia) Miten Tutkimushanke, kotimainen rahoitus Useita demonstrointihankkeita, myös H2020 Tulosten merkitys Hyödyntäjinä kaikki toimijat sähkön käyttäjistä tuotteiden valmistajiin Systeeminäkökulma Regulaattorit Vientituotekonsepteja, itsenäisiä ratkaisuja tai osana mikrosähköverkkoja. Missä Suomella parhaat mahdollisuudet? Karttaan

47 Sähköautot energiavarastona Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Käsitys sähköautojen potentiaalista energiavarastona Markkinatoimijoiden näkökulma Kuluttajan näkökulma Miten Tutkimushanke, simuloinnit Pilotointi Tulosten merkitys Kehityspolku käytännön ratkaisuja kohti kirkastuu Järjestelmän energiavarasto Yksityistalouden energiavarasto? Karttaan

48 Varastoinnin liiketoiminta Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Liiketoimintamalleja, eri liiketoimintojen potentiaali elinkaaren yli Käytännön ohjeistus Multiuse hyötyjen jakamisen periaatteet ja kokonaispotentiaali Kannattavuustarkastelu millaisilla hintaskenaarioilla eri teknologiat tulevat kannattaviksi. Useita markkina-alueita. Varastojen vaikutus muihin infrastruktuureihin selvitetty Miten Tutkimushanke, kotimainen rahoitus, vahva yhteistyö Tulosten merkitys Hyödyntäjinä useat sidosryhmät, teknologian tuottajat, palveluntuottajat, soveltajat, ym. Joustavuutta järjestelmään Uusiutuvan energian osuuden kasvattaminen helpottuu olennaisesti Karttaan

49 Digitalisaatio sähkötoimialalla, mm. Big Data, IoT Valmius Big Data sovellusten kehittämiseen avoimella alustalla ja osittain avoimeen dataan perustuen Käsitys lukuisien erilaisten IoT-teknologia-alustojen potentiaalista eri käyttötarkoituksiin Käsitys IoT:n roolista sähköjärjestelmän automaatiossa Sähköjärjestelmän hallintaan soveltuvat sensorit (mitkä ovat sensorien vaatimukset?) ja IoTarkkitehtuurit (hierarkinen/nykyinen, keskitetty/pilvi vai hajautettu/sumu) Näkemys siitä, millaista lisäarvoa voidaan saada ja mitä lisädataa tulisi tarjota/tuottaa Näkemys datan omistamisen ja liiketoiminnan lähtökohdista (johtaminen ja prosessien kehittäminen) Paremmat valmiudet kansainväliseen liiketoimintaan Miten Kartoitus tarpeista, tarjolla olevasta datasta ja potentiaalisista sovelluksista Noin 10 erilaista pilottia Kaapelin, muuntajan, yms. diagnostiikka Yksilöllisemmät kuormituskäyrät tai muu asiakasanalyysi Kysynnänjouston potentiaalin reaaliaikainen määrittäminen Tulosten merkitys Liiketoimintapotentiaalia palveluntuottajille Uusia sovelluksia hyödyntäjille Karttaan

50 Teknologiavallankumous sähköasema-automaatiossa Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Toimivat pilotit, joissa sovelletaan uutta teknologiaa (ei IEC 61850) Näkemys siitä, miksi uusi ratkaisu on parempi (jos on) Jos kehitettävä ratkaisu osoittautuu onnistuneeksi, esitetään roadmap uuteen tekniikkaan siirtymisestä Käsitys IEC hyödyistä laajasti sovellettuna ja työkalut soveltamisen yksinkertaistamiseksi Miten Pilotti, jossa koko arvoketju suunnittelusta käyttöön ja jälkianalyysiin perustuu standardipohjaiseen tiedonvaihtoon Analysoidaan nykyratkaisun (IEC 61850) heikkoudet ja vahvuudet Analysoidaan tarjolla olevia teknologiaratkaisuja (mm. IoT) ja benchmarkataan muita toimialoja (mm. ilmailu) Kehitetään pilotteja sekä uusiin että olemassaoleviin kohteisiin uudella tekniikalla Kehitetään työkaluja IEC 61850:n yksinkertaisemmaksi soveltamiseksi Tulosten merkitys Nykyistä joustavammat ratkaisut Hyödyntäjinä teknologian kehittäjät, palveluntarjoajat ja verkkoyhtiöt Oleellinen myös Big Datan kannalta IEC ei ole lunastanut lupauksia sitä on syytä arvioida kriittisesti Karttaan

51 Microgrid-tuotekonseptit Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Paikallisten energiajärjestelmien tuotannon ja kulutuksen hallinta microgrid-sovelluksessa Modulaarisia ja voimajärjestelmän kanssa yhteensopivia paikallisia sähköjärjestelmiä/ratkaisuja Verkon vikatilanteiden parempi hallinta, osa verkosta microgridiksi tai microgrid tukee varasyöttöyhteyksiä Microgrid tukee älykkään sähköjärjestelmän hallintaa ja optimointia Palvelee myös kysynnänjoustoa Eri microgrid-konsepteja eri käyttötarkoituksiin; Sähköteknisenä kysymyksenä: AC vai DC, microgridin sisäiset liityntävaatimukset, microgridin ulkoiset liityntävaatimukset, saarekekäyttö pelkillä inverttereillä, Automaatiokysymyksenä: kuka hallinnoi, millä oikeuksilla ja vastuilla, cyber-physical tietoturva, Hallinnollisena kysymyksenä: osuuskunta, yritys/yksityishenkilö, jakeluverkkoyhtiö Miten Simulointi Pilotointi Hyödyntämällä microgridin kehityspolkua Tutkimalla eri skenaarioita ja konsepteja microgridin käytölle Tulosten merkitys Vientivalmiita microgrid-konsepteja eri käyttötarkoituksiin Käyttö- ja toimitusvarmuuden paraneminen Karttaan

52 Microgrid-ekosysteemit Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Kehityspolku sekä tekniset kehitysaskeleet kohti energiayhteisöjä ja microgrid-verkkoja Vientikelpoinen microgrid-ekosysteemi Mahdollista toteuttaa eri kohteisiin, esim. pieni verkon osa, talo ym. Eri toimijoiden roolit selvillä microgrid-arkkitehtuurissa Smart Grid ready building, nanotaloudet kykeneväisiä irrottautumaan verkosta Ratkaisuja microgridin suojaushaasteisiin Tehotasapainon hallinta saareketilanteessa Miten Liiketoimintamallien kehittäminen sekä regulaatiossa olevien esteiden tunnistaminen Toimijoiden roolit muuttuvassa toimintaympäristössä Suojaushaasteiden määrittäminen ja ratkaisu Tulosten merkitys Hyödyntäjinä viranomaiset, DSO, valmistava teollisuus Karttaan

53 Älykkään sähköjärjestelmän suunnittelumetodiikka Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Suunnitteluperiaatteet selvillä Verkon hallintakonsepti kaikille jännitetasoille Ennustamismenetelmät, ml. simulointi, ottaen huomioon aktiiviset asiakkaat, verkon joustot, sääriippuva tuotanto Tiedonvaihto (mekanismit ja sisältö) eri toimijoiden välillä Suunnittelusovellukset Miten T&K-hanke pilotointeineen Tulosten merkitys Hyötyjinä verkkoyhtiöt, asiakkaat, markkinat, yhteiskunta Käyttövarmuuden säilyttäminen/parantaminen Kapasiteetin (tuotanto ja verkko) tehokkaampi hyödyntäminen Tulevaisuuden älykkään sähköjärjestelmän perustyökaluja Karttaan

54 Älykkäät komponentit ja tietojärjestelmät Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Tiedetään, miten laitteiden älyä voidaan hyödyntää järjestelmän kannalta optimaalisella ja kustannustehokkaalla tavalla Uusien älyominaisuuksien mahdollisuudet, uhat ja pilotit Konkreettisia esimerkkejä käytännön toteutuksesta Miten Älylaitteiden pilotointi Järjestelmien simuloinnit Yhteistyö laite- ja järjestelmätoimittajien kanssa Tulosten merkitys Smart Grid Suorina hyödyntäjinä verkkoyhtiöt, laitevalmistajat, järjestelmätoimittajat Karttaan

55 Tietoliikenne Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Määrittely tietoliikennevaatimuksista (pitkä aikaväli, vrt. sähköverkon primäärikomponenttien elinkaari): kapasiteetti, nopeus, tietoturva, poikkeustilanteet Konsepti/kehityspolku tietoliikenneteknologioista: Taajamat/Haja-asutusalueet Osa tuloksista sovellettavissa lähivuosina Miten Tutkimus, pilotoinnit Tulosten merkitys Verkonhaltijat: tiedonsiirron merkitys toimivalle järjetelmälle Myyjien ja aggregaattorien tarpeet Palveluntarjoajien tarpeet Tuotekonseptit valmistavan teollisuuden myyntituotteiksi Karttaan

56 Tehoelektroniikka jakelujärjestelmissä Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Määrittely älykkäästä invertteristä, joka sisältää sisäisen toiminnallisuuden lisäksi ulkoisia toiminnallisuuksia ja standardeihin pohjautuvan kommunikaatio- ja tiedonvaihtorajapinnan FACTS-ominaisuuksia integroituna älykkäisiin invertterihin kaikilla jännitetasoilla (FACTS-ominaisuudet ovat ulkoisia toiminallisuuksia) Tehoelektroniikan luotettavuus ja elinkaaren hallinta Miten Tuotekehitysprojektit Älykkäiden inverttereiden hyötyjen simulointi Tulosten merkitys Älykkäillä inverttereillä on mahdollista vaikuttaa sähkönjakeluverkon jännitteen laatuun ja hallintaan siten että verkon/järjestelmän hosting capacity uusiutuville energiaresursseille kasvaa Karttaan

57 Laajan kaapeloinnin haasteet Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Valmius markkinoida kaapeliverkon käyttövarmuus -elinkaaripalvelua Vaihtoehtoisesti kaapeliverkon tasoinen käyttövarmuus -palveluna Tekninen konsepti loistehon hallintaan ja -markkinaan Vientituote muihin Pohjoismaihin Selvitys kehittyvien maiden markkinapotentiaalista Miten Selvitys Ruotsin kaapeloinnista Uusien ratkaisujen kehittäminen sisältäen vaihtoehtoisia ratkaisuja kaapeloinnille Kaapeliverkon elinkaaripalvelujen kehittäminen, esim. kunnonvalvonta Menetelmien kehittäminen loistehon hallintaan Maasulkutilanteiden hallinta Tulosten merkitys Suuri merkitys verkkoyhtiöille Laitevalmistajat, kaapelivalmistajat, ICT-järjestelmien tuottajat Palveluntuottajat (tiedon hallinta, asennuspalvelut, ym.) Karttaan

58 Uusien resurssien (DER) vaikutus jännitteen laatuun Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Nykyistä parempi tietämys erilaisten uusien resurssien (erityisesti aurinkovoima) vaikutuksista sähkön laatuun Uusia ratkaisuja sähkön laadun seurantaan ja hallintaan mm. osana smart inverter konseptia Miten Tietämystä lisätään mittausten ja simulointien avulla Osana mittauksia ja simulointia kehitetään uusia laadun seuranta ja hallinta sovelluksia Tulosten merkitys Verkkoyhtiöt Pientuottajat Laite- ja järjestelmävalmistajat ja palvelutuottajat Karttaan

59 Kyberturvallisuus (cyber-physical security) Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Sähköjärjestelmän (kriittinen infrastruktuuri) kyberturvallisuusasioista kokonaiskuva ja kehitystarpeet kokonaiskuva riskeistä ja uhista Ohjeistus parhaat ja toimivat käytännöt Miten Selvitys yhteistyössä alan asiantuntijoiden kanssa Alan ohjeistuksen laadinta Testaukset automaation, kommunikaation ja toiminnallisuuksien vuorovaikutuksista Tulosten merkitys Olennaisesti pienemmät riskit ja haavoittuvuudet Laite- ja järjestelmätoimittajille parempi osaaminen niin kotimaan markkinoille kuin vientitoimituksiin Karttaan

60 Uudet suojausratkaisut Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Kokonaisjärjestelmän parempi käyttövarmuus Uusia ja parempia vientituotteita Hajautetun tuotannon ja saarekekäytön suojausratkaisut hallinnassa Suojareleet helpommin integroitavissa automaatiokokonaisuuteen Miten Tutkimus ja tuotekehitys Hajautetun tuotannon huomioon ottaminen Adaptiivisen suojauksen kehittäminen Selvitys: Suojausfunktioiden integrointi inverttereihin Laitteiden testaamisen ja luotettavuuden parantaminen Standardointiin vaikuttaminen Tulosten merkitys Relevalmistajien menestyminen kotimaassa ja vientimarkkinoilla Käyttövarmuus, turvallisuus Palveluntuottajille uusia mahdollisuuksia Karttaan

61 Kapasiteetin riittävyyden varmistus Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Markkinamalli, joka kannustaa investoimaan tuotantokapasiteettiin Regulaatiomalli, joka kannustaa investoimaan resurssitehokkaasti aktiivisen sähköverkon hallintaan Tekniset vaihtoehdot kapasiteetin varmistamiseksi pitkän aikavälin varastointiin (pienet ja suuret varastot) Lyhyen aikavälin huipun leikkaukseen tai siirtoon (kysyntäjousto ja joustava tuotanto) Miten Selvitys Pitkän aikavälin varastojen (keskitetyt ja hajautetut) teknistaloudelliset mahdollisuudet Markkinamallin kannustimet kapasiteetin rakentamiseen ja ylläpitoon P2G/P2X (ja toiseen suuntaan) mahdollisuudet Selvitys resurssitehokkaan sähköverkon mitoitustasosta investointi- ja käyttökulujen suhteen Millaisiin huipputehoihin kannattaa varautua ja miten huipputehoja voidaan tarvittaessa kustannustehokkaasti leikata paikallisesti? Tulosten merkitys Huoltovarmuuden parantaminen Liiketoimintamallit eri skenaarioissa eri toimijoiden näkökulmasta Karttaan

62 Kapasiteettipohjainen hinnoittelu Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Hinnoittelumallit verkossa ja markkinoilla Menetelmä aiheuttamisperiaatteen mukaiseen verkkopalvelujen tariffirakenteeseen sisältäen tehon pohjautuvan maksukomponentin myös pienasiakkaille Kapasiteettipohjaisen verkkotariffin kanssa yhteensopiva myyntitariffi, joka kannustaa kapasiteetin tehokkaaseen käyttöön Verkko- ja myyntihinnoittelun yhteisvaikutukset selvitetty Miten Kokonaisvaikutusten simulointi; pitkän ja lyhyen aikavälin vaikutukset kaikille markkinaosapuolille Pilotoinnit todellisilla asiakkailla Tulosten merkitys Kustannusvastaava hinnoittelu kannustaa asiakkaita kokonaistehokkuuteen sähkön käytössä ja edistää kysyntäjoustoa Karttaan

63 Energia- ym. palveluliiketoiminta Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Kokonaiskonseptien kuvaus palvelusta jossa myydään asiakkaalle kokonaisvaltainen energiapalvelu, esim. mikroverkon energian hallinta ja hankinta Asiakashyödyt Asiakastarpeita vastaavat palvelut (mm. prosumers) Ansaintalogiikka ja hinnoittelumallit Miten Asiakkaiden segmentointi Benchmarking Regulaation muutokset Tietoliikennerajapintojen määrittely Avoimen datan määrittely Ddemonstraatiot Tulosten merkitys Toimintaketjun tehostuminen Vientipotentiaali Liiketoimintamahdollisuudet Karttaan

64 Markkinatoimijoiden roolit Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Regulaation muutosehdotus Eri toimijoiden roolit selvitetty Sähkön myyjä, verkonhaltija, kuluttaja ml. pientuotanto, aggregaattori, jousto-operaattori) Kantaverkon ja jakeluverkon roolit, mukaanlukien microgridit ja osuuskunnat Miten Roolien simulointi tulevaisuuden skenaarioilla ja toiminnoilla Skenaario: Esim. vuoden aikana tietty tuotanto ja kulutus, mukana pari häiriötä. Kuvaus yhden päivän kaupankäynnistä, tiedonvaihdosta ja fyysisen järjestelmän hallinnasta eri toimijoiden näkökulmasta. Smart Grid toiminnallisuuksien kokoaminen eri hanke-ehdotuksista/projekteista ja niiden kuvaaminen roolien, toimijoiden vuorovaikutuksen ja reunaehtojen ymmärtämiseksi Tulosten merkitys Suositukset kansalliselle ja eurooppalaiselle regulaatiolle. Mahdollistava Regulaatio on vision toteutumisen edellytys. Roolien kirkastaminen auttaa koko alaa. Parempi roolien vaikutusten ymmärrys antaa mahdollisuuden valmistautua tuleviin muutoksiin. Karttaan

65 Joustava regulaatiomalli Mitä meillä on, kun hanke on toteutettu Uusi regulaatiomalli, joka mukautuu toimintaympäristön ja teknologian muutoksiin, mutta on kuitenkin ennustettava (dynaaminen ja proaktiivinen malli) Kannusteet uuden teknologian käyttöönotolle Mahdollisuudet innovatiivisille liiketoimintamalleille (esim. akkuvarastojen käyttö ja omistus, uudenlaiset siirtotuotteet) Miten Nykyisin Suomessa ja maailmalla käytössä olevien mallien benchmarkkaus ja täysin uudentyyppisten mallien analysointi (mm. vaikutukset eri toimijoille lyhyellä ja pitkällä aikavälillä, suorat ja epäsuorat kustannukset) Nykyisen mallin kehittämisvaihtoehtojen pohdinta koko toimialan yhteistyönä (yritykset, viranomaiset, tutkijat, asiakkaat ) Tulosten merkitys Siirtyminen kohti Smart Gridiä ja vähähiilistä järjestelmää helpottuu Toimitusvarmuuden kehittäminen vaihtoehtoisilla ratkaisuilla mahdollistuu Roadmap regulaatiomallin ja sähkömarkkinalainsäädännön kehittämiselle Suomessa ja mahdollisuudet regulaatiomallin yhtenäistämiseen Euroopassa Karttaan