Alueellinen verkkosuunnittelu ja Hämeen aluesuunnitelma Juhani Tonteri

Transkriptio

1 Verkatehdas, Hämeenlinna Alueellinen verkkosuunnittelu ja Hämeen aluesuunnitelma Juhani Tonteri

2 Sisällys Verkkosuunnittelun periaatteet Hämeen aluesuunnitelma: Kantaverkon nykytila Aiemmin tehdyt suunnitelmat Suunnittelun eteneminen 2

3 3 Verkkosuunnittelun periaatteet

4 Kantaverkon kehittämisen ja kunnonhallinnan keskeiset tavoitteet Turvallisuus Käyttövarmuus Riittävä siirtokapasiteetti Ympäristö ja maankäyttö Kustannustehokkuus Osaaminen Vuorovaikutus 4

5 Kantaverkkoa kehitetään eurooppalaisessa yhteistyössä ENTSO-E ENTSO = European Network of Transmission System Operators Tutkimus, tuotekehitys ja innovaatiot Markkina Markkina Pohjois-Eurooppa Käyttö Käyttö Pohjoismaat Järjestelmän kehittäminen Järjestelmän kehittäminen Pohjoismaat + Eurooppalainen taso "komiteat" Alueellinen yhteistyö pohjoismaisesta näkökulmasta Eri toiminnoilla erilaiset alueet Alueet muuttuvat kehityksen mukana 5

6 Verkkosuunnittelu on kansainvälistä yhteistyötä Fingrid tekee kansainvälistä yhteistyötä verkon kehittämisessä muiden kantaverkkoyhtiöiden kanssa ENTSO-Ejärjestössä ENTSO-E:ssa verkkosuunnittelua tehdään sekä yleiseurooppalaisella, että alueellisella tasolla Lähde: ENTSO-E. major-projects/ten-yearnetwork-development-plan/ Pages/default.aspx Isolated systems Additional Contributing Control Areas Suomi kuuluu Itämeren alueen suunnitteluryhmään, jossa mukana ovat Viro, Latvia, Liettua, Ruotsi, Norja, Tanska, Saksa ja Puola 6

7 Rajasiirtoyhteyksien siirtokapasiteetit (megawattia) Käytössä Rakenteilla SE1 SE2 SE3 SE (550) SE 1 SE 2 SE 3 SE

8 Alueellisen voimansiirtoverkon suunnittelu 1. Lappi 2. Meri-Lappi 3. Oulu 4. Kainuu 5. Pohjanmaa 6. Keski-Suomi 7. Savo-Karjala 8. Porin ja Rauman seutu 9. Häme 10. Kaakkois-Suomi 11. Varsinais-Suomi 12. Uusimaa Suomi on jaettu 12 suunnittelualueeseen, jotka on muodostettu maantieteellisin ja sähköteknisin perustein Jokaisen alueen siirtokyvyn riittävyys varmistetaan aluesuunnitelmalla 3 5 vuoden välein Suunnittelussa huomioidaan kantaverkon lisäksi Fingridin ja muiden yhtiöiden omistamat suurjännitteiset jakeluverkot sekä niiden kehityssuunnitelmat ja -tarpeet. 8

9 Hämeen suunnittelualue ja jakeluverkkoyhtiöiden vastuualueet Leppäkosken Sähkö Oy Tampereen Sähköverkko Oy Vatajankosken Sähkö Oy Leppäkosken Leppäkosken Sähkö Oy Sähkö Oy Caruna Oy Elenia Oy Valkeakosken Energia Oy LE-Sähköverkko Oy Sallila Sähkönsiirto Oy Caruna Oy Mäntsälän sähkö Oy Kymenlaakson Sähköverkko Oy Fingrid; (c) MML

10 Suunnittelun eteneminen Ennusteiden kerääminen Verkon kuntotietojen kerääminen Käytön kipukohtien kartoittaminen Verkkomallin rakentaminen Verkkoratkaisujen IDEOINTI Kehittämistarpeiden tunnistaminen Vikatilanteiden simulointi 10 Ratkaisujen tarkistaminen laskelmin Ratkaisujen toteutettavuuden tarkistaminen Johtojen ja asemien esisuunnittelu

11 Ennusteiden kerääminen Tammikuussa kerättiin kulutus- ja tuotantoennusteet Hämeen alueen verkkoyhtiöiltä ja suurimmilta teollisuusasiakkailta. Yleisesti ennusteiden mukaan kulutus kasvaa noin prosentin vuodessa. Caruna Oy Elenia Oy Kymenlaakson Sähköverkko Oy Leppäkosken Sähkö Oy LE-Sähköverkko Oy Mäntsälän Sähkö Oy Pohjolan Voima Oy Sallila Sähkönsiirto Oy SSAB Europe Oy Tampereen Sähköverkko Oy Tervakoski Oy UPM Sähkönsiirto Oy Valkeakosken Energia Oy 11

12 Verkon kuntotietojen kerääminen ja käytön kipukohtien kartoittaminen Listattiin ikääntyneet sähköasemat ja voimajohdot kantaverkon kuntotietojen perusteella. Käytiin Fingridin käyttötoiminnan, kunnonhallinnan ja aluetoimipaikkojen kanssa läpi mahdolliset verkon ongelmakohdat ja tehtiin tilannekatsaus nykyverkosta. 12

13 Verkkomallin rakentaminen Verkkomallin rakenne Sisältää 400, 220 ja 110 kv verkot sekä keskijänniteverkon voimalaitosten osalta. Verkkomallissa kuormat, yli 1-5 MW generaattorit ja naapurivaltiot ekvivalentteina. Dynamiikkalaskennassa kuvattuna koko synkronialue: Suomi, Ruotsi, Norja, Itä-Tanska. Tehonjakolaskennassa vakiotehokuormia. Kun 110 kv verkon jännite laskee, keskijännitemuuntajien käämikytkimet askeltava, jolloin kuluttajien jännitteet nousevat normaalille tasolle ja kuormat pysyvät näin ollen vakioina. Kuormien loisteho-otto on 16% ja anto 4 % pätötehosta. Hämeen alueen verkkomallin rakentaminen Tulevat verkkohankkeet lisättiin verkkomalliin. Ennusteet koottiin yhteen ja siirrettiin verkkomalliin kuormaennusteet vuosien 2020, 2025, 2030 ja 2035 tilanteille. 13

14 Vikatilanteiden simulointi Mitoittavia siirtotilanteita voi olla useita, tyypillisesti: talviyöt, tulva-ajat tai kesäpäivät kun voimalaitokset ovat revisiossa tai seisokissa. Kantaverkon tehonsiirtomittausten perusteella etsittiin Hämeen alueelle tyypillinen kuormittava tehonsiirtotilanne: talvipakkaset. Lisäksi tarkastellaan solmukohtia (KA, TKM, MEL, VNJ ja OM) erillisinä alueina, joille rakennetaan omat mitoittavat tilanteet. Tarkastellaan Hämeen alueen tehonsiirtoja ja etsitään mahdollisia pullonkauloja eri vuosien kuormaennusteilla. Tarkastellaan tehonsiirtoja ja selvitetään riittääkö kapasiteetti erilaisissa N-1 tilanteissa. 14

15 Kehittämistarpeiden tunnistaminen Verkkomalliin tehdään yksittäisiä vikoja ja katsotaan miten tehonjako muuttuu. 110 kv verkossa siirtoa rajoittaa useimmiten terminen siirtokapasiteetti sekä jännitteiden lasku sallitun rajan alapuolelle ( kv). Määrätyillä alueilla asemien oikosulkuvirtakestoisuus jää riittämättömäksi, jolloin verkkoa on jaettava osiin. Pitkillä etäisyyksillä (etenkin Lapissa) on tarkasteltava myös kulmastabiiliutta. Tehonjakolaskennalla voidaan arvioida myös verkkoratkaisujen häviövaikutuksia, jotka ovat usein merkittäviä, mutta harvemmin kattavat investointikustannuksia kokonaan. 15

16 Verkkoratkaisujen ideointi Yleisesti ottaen: Eri skenaarioiden pohdinta Perusparannustarpeiden sovittaminen verkon siirtokapasiteetin kehittämistarpeisiin Verkkotopologian kyseenalaistaminen Mitä puretaan jos siirtotarpeet vähenevät? Mitä tehdään jos tuotantorakenteet muuttuvat? Teollisuuden porrasmaisiin tehomuutoksiin varautuminen Uusien sähköasemien kiskoratkaisut Olemassa olevan verkon tehokas hyödyntäminen Kompensointiratkaisut Uudet asiakasliitynnät Sääntöjen vastaisten liityntöjen kehittäminen Projektien ajoitus muut hankkeet huomioiden 16

17 Ratkaisujen tarkistaminen laskelmin Mallinnetaan eri verkkoratkaisut PSS/E:llä ja vertaillaan vaihtoehtojen toimivuutta. 17

18 Ratkaisujen toteutettavuuden tarkistaminen sekä esisuunnittelu Sähköasemien laajennettavuus Voimajohtoreittien toteutettavuus Erikoisselvitykset, kuten oikosulkuvirtalaskelmat ja stabiiliustarkastelut Investointien kannattavuus kansantaloudellisesti ja yritystaloudellisesti Päätetyt hankkeet esisuunnitellaan tarjouskilpailua varten. 18

19 19 Kantaverkon nykytila Hämeessä

20 TOIVILA KANKAANPÄÄ Viimeaikaiset investoinnit 1987 ORIVESI PINSIÖ ELOVAARA ULVILA MULTISILTA KANGASALA MELO HARJAVALTA LAVIANVUORI TIKINMAA HUITTINEN HEINOLA JOKISIVU Valmistuneet hankkeet Hikiä - Vanaja 110 kv johdon uusiminen (2010) Multisillan uusi 110/20 kv sähköasema (2010) Hikiän kytkinlaitoksen uusiminen ja uusi 400/110 kv muunto (2013) Hikiä Forssa kv voimajohto (2015) Lavianvuori 400/110 kv muunto ja 400 kv T-haaraliityntä (2015) Forssan uusi 400 kv kytkinlaitos (2015) FORSSA VANAJA NIKKILÄ HIKIÄ

21 TOIVILA KANKAANPÄÄ Hämeen voimajohtojen ja sähköasemien käyttöönottovuodet ORIVESI PINSIÖ ELOVAARA ULVILA 2008 MELO MULTISILTA 1982 HARJAVALTA KANGASALA LAVIANVUORI TIKINMAA 1974 HUITTINEN 1949 Verkko on vanhoja puupylväsjohtoja lukuun ottamatta hyvässä kunnossa. HEINOLA JOKISIVU VANAJA 1995 NIKKILÄ 2010 FORSSA HIKIÄ

22 Hämeen alueen toimintaympäristön muutokset Sähköntuotannon kannattavuus vähentynyt viime vuosina sähkön markkinahinnan laskiessa. 60 Elspot viikottaiset keskihinnat (eur/mwh) Systeemihinta Suomen aluehinta 22

23 23 Aiemmin tehdyt suunnitelmat Hämeessä

24 PAUNUNPERÄ POIKKEUSJÄRVI JAAKKOLA RUHALA VÄÄRINMAJA MÄNTTÄ MÄNTYLÄ Hämeen aluesuunnitelma KANGASNIEMI JÄMSÄ HALLI TOIVILA IKAALINEN 1 VL Melon 110 kv kytkinlaitoksen perusparannus sekä kondensaattorin lisääminen sähköasemalle (2016) JYRÄ KARKKU VARILA SISÄTTÖ NISUNPERÄ Elovaara Pinsiö 110 kv VILPEE johdon uusiminen (2017) PINSIÖ TEISKO ELOVAARA MELO Tikinmaan purku ja johtojärjestelyt (2016) YLÖJÄRVI MULTISILTA VASTAMÄKI NAISTENLAHTI LEMPÄÄLÄ TIKINMAA KALLIO KANGASALA HERTTUALA LAVIANVUORI JUUPAJOKI PÄLKÄNE SAHALAHTI RETULA ORIVESI ERÄSLAHTI Kangasalan 400 ja 110 kv kytkinlaitosten perusparannus (2023) Kangasalan 110 kv kytkinlaitoksen laajennus (2015) LUOPIOINEN Lavianvuori 400/110 kv muunto ja 400 kv T-haaraliityntä (2015) SEPPOLA LESKENMAJA PUUKKOINEN KUHMOINEN PADASJOKI TAMMIJÄRVI SYSMÄ JOUTSA NUORAMOINEN LUSI KÄLÄ HARTOLAN HAARA KUORTTI Orimattila - Koria 400 kv johto (2022) PYHÄVESI VOIKOSKI PUNKALAIDUN LOIMAA SELKÄ Lieto - Forssa johdon uusiminen kv rakenteella (2018) YPÄJÄ PALTTA HUMPPILA HUHTIA PALMA SOMERO FORSSA URJALA Forssan uusi 400 kv kytkinlaitos (2015) TARTTILA Tikinmaa - Vanaja 110 kv:n uusiminen (2018) Forssa Hikiä 110 kv johdon uusiminen kv johdolla (2016) TAMMELA LIESJÄRVI HATTULA KALPALINNA RENGON VL JANAKKALA LEPPÄKOSKI RYTTYLÄ MATINSUO LOPPI VANAJA HAUHO LÖYTTYMÄKI HIKIÄ RANTTILA LAMMI HIKIÄ MÄNTSÄLÄ KURHILA Orimattilan uusi 110 kv sähköasema (2019) JÄRVELÄN VL SIRKKOSUO NIKKILÄ VÄÄKSY KALLIOLA KOSKI HL KYTÖLÄ SAARIMÄKI MUSTANKALLIO SALPAKANGAS HEINOLA KOLAVA TÖNNÖ Orimattilan 400/110 kv muunto (2022) VILLÄHDE UUSIKYLÄ KUIKKAVUORI LÄPIÄ KAURAKOSKI Hikiä - Tönnö 110 kv johdon uusiminen kv johdolla (2019) MYRSKYLÄ ELIMÄKI HUHDASJÄRVI JAALA KORVENLAITA VOIKKAA 1 KORIA ISOAHO

25 Melon 110 kv kytkinlaitoksen perusparannus ja kondensaattorin lisääminen Investointipäätös tehty Laajuus Lisätään 25 MVarin kondensaattori Vaihdetaan 70- ja 80- luvun erottimet, katkaisijat ja mittamuuntajat Uusitaan suojausta tarvittavin osin Kunnostetaan asema-aluetta Perusteet: Kunto, ikääntyminen ja käyttövarmuus Kondensaattori tukemaan alueen matalia jännitteitä Laitteiden uusiminen sähköasemien uudistusperiaatteiden mukaisesti 25 Hanke valmistuu vuoden 2016 aikana. Melon sähköasema uusitaan kokonaisuudessaan vuoden kuluttua, jolloin aseman suojaus ja rakennus on uusittava.

26 Lavianvuori Tikinmaa 110 kv johtojärjestelyt Investointipäätös tehty Laajuus Ohitetaan ja puretaan vanha ja ikääntynyt Tikinmaan sähköasema Rakennetaan noin 8,4 km 110 kv 2-Duck voimajohtoa, josta 5 km kaksoisjohtona. Tehdään johtojärjestelyitä ja pienempiä muutostöitä. MUL KA Lavianvuori KA LUP Tikinmaa Investointiperuste: Ikääntyminen ja kunto LEM FO VNJ TES HI Keskitetään kantaverkon toiminta Lavianvuoren asemalle, jotta voidaan purkaa teknisen käyttöikänsä saavuttanut Tikinmaan sähköasema. Hanke valmistuu vuoden 2016 aikana. Kuvassa Tikinmaan ja Lavianvuoren ympäristön verkkoratkaisu: Fingridillä on 110 kv johtoyhteys Lavianvuorelta Hämeenlinnaan ja kaksi yhteyttä Tampereen suuntaan. Myös Lempäälän, Forssan ja Tervasaaren johdot liittyvät Lavianvuoren asemalle. 26

27 Lieto Forssa kv voimajohtoyhteys Investointipäätös tehty Laajuus Lieto Forssa kv voimajohto (3-Finch + 2-Duck) 68 km Liedon 400 kv kytkinlaitoksen laajennus sekä 110 kv kytkinlaitoksen perusparannus Investointiperuste: Kunto, ikääntyminen ja käyttövarmuus Rauma Forssa Hanke on osa kantaverkon kehittämisen perusratkaisuja. Hanke parantaa Varsinais-Suomen ja Länsi-Uudenmaan käyttövarmuutta luvulta peräisin oleva huonokuntoinen 110 kv voimajohto uusitaan siirtokyvyltään tehokkaammaksi. Lieto Salo Espoo Hanke valmistuu vuoden 2017 aikana. Inkoo Lieto Forssa on osa 1920-luvulla rakennettua "Rautarouvajohtoa". 27

28 Kangasalan 400 ja 110 kv kytkinlaitosten perusparannus Suunnitteilla Laajuus Asemalla tehdään perusparannus, jonka laajuus selviää yleissuunnittelussa. Investointiperuste: Ikääntyminen ja kunto Asemarakennukset vuodelta 1966, vanhimmat laitteet käyttöönotettu vuonna Hanke valmistuu vuoden 2023 aikana. 28

29 Elovaara Pinsiö 110 kv johdon uusiminen Suunnitteilla Laajuus Uusi Elovaara Pinsiö 110 kv Duck voimajohto noin 5 km. Investointiperuste: Siirtokapasiteetti Uusitaan Elovaara Pinsiö johto-osuus, jotta saadaan koko Melo Seinäjoki voimajohdolle sama kuormitettavuus. Nykyisen voimajohdon johtimet ovat Ostrichia, kun Melo Seinäjoki väli on muuten Duckia. Hanke valmistuu vuoden 2017 aikana. Vanhaa puupylväillä rakennettua voimajohtokantaa. 29

30 Tikinmaa - Vanaja 110 kv:n uusiminen Suunnitteilla Laajuus Uusitaan huonokuntoinen johto vanhalle paikalleen. Rakennetaan 47 km uutta 110 kv 2-Duck voimajohtoa ja vaihdetaan 4 km matkalta johtimet. Investointiperuste: Ikääntyminen ja kunto Ikääntyneen ja huonokuntoisen vuonna 1938 käyttöönotetun voimajohdon käyttöä ei voida jatkaa kannattavasti kunnossapitotoimenpitein vaan se on uusittava. Hanke valmistuu vuoden 2018 aikana. Vanhaa puupylväillä rakennettua voimajohtokantaa. 30

31 Hikiä Tönnö 110 kv johdon uusiminen kv rakenteella ja Orimattilan uusi 110 kv sähköasema Suunnitteilla Laajuus Puretaan vanha Hikiä Tönnö 110 kv kaksoisjohto Rakennetaan uutta kv rakenteista voimajohtoa noin 36 km matkalle olemassa olevalle johtokadulle sekä noin 12 km matkalle uudelle johtokadulle. Rakennetaan uusi Orimattilan 110 kv kytkinlaitos. Investointiperuste: ikääntyminen ja kunto Hikiä Tönnö voimajohto on vuodelta 1928 eikä ikänsä ja siirtokykynsä puolesta enää riitä kantaverkon tarpeisiin. Hanke valmistuu vuoden 2019 aikana. Hikiä Tönnö on osa 1920-luvulla rakennettua "Rautarouvajohtoa". 31

32 Orimattilan 400/110 kv muunto ja Orimattila Koria 400 kv voimajohto Suunnitteilla Laajuus Lisätään Orimattilan asemalle uusi 400/110 kv muunto. Otetaan 400 kv rakenteena oleva 110 kv Orimattila Niinikoski johto 400 kv käyttöön ja rakennetaan uusi 400 kv johto Niinikoskelta Korialle. Investointiperuste: Länsi Itä suuntainen siirtokapasiteetti Lisääntyneet siirtotarpeet Länsi Itä suunnassa. Hanke valmistuu mahdollisesti vuoden 2022 aikana 32

33 TOIVILA KANKAANPÄÄ Tulevat ja suunnitteilla olevat investoinnit ORIVESI PINSIÖ Päätetyt hankkeet: ELOVAARA ULVILA KANGASALA MELO MULTISILTA Melon perusparannus ja kondensaattorin lisääminen 2016 Tikinmaan purku ja johtojärjestelyt 2016 Suunnitteilla olevat hankkeet: HARJAVALTA LAVIANVUORI TIKINMAA HUITTINEN JOKISIVU Kangasalan sähköaseman perusparannus 2023 Elovaara Pinsiö 110 kv voimajohdon uusiminen 2017 Tikinmaa Vanaja 110 kv voimajohdon uusiminen 2018 Hikiä Orimattila kv voimajohto ja Orimattilan sähköasema 2019 Orimattila Koria 400 kv voimajohto ja Orimattilan HEINOLA 400/110 kv muunto 2022 VANAJA NIKKILÄ FORSSA HIKIÄ

34 kv/dc verkko 400 kv/dc rakenteilla 400 kv suunnitelma

35 35 Hämeen alueen suunnittelun eteneminen

36 Aluesuunnitelman aikataulu Alueellisen verkkosuunnittelun aikataulu 2016 tammi helmi maalis huhti touko kesä heinä elo syys loka marras joulu Ennustekyselyjen lähetys Ennustekyselyjen palautus Perusparannustarpeiden kartoitus Tulevaisuuden verkon simulointimallin rakentaminen Verkon kehittämistarpeiden kartoitus Verkon kehittämisratkaisujen ideointi ja verkkosimuloinnit Verkon kehittämisratkaisujen kelpoisuuden tarkistaminen Asiakaskeskustelut Lopullinen raportointi palautekysely 36

37 TOIVILA KANKAANPÄÄ Hämeen voimajohtojen ja sähköasemien käyttöönottovuodet ORIVESI PINSIÖ ELOVAARA ULVILA 2008 MELO MULTISILTA 1982 HARJAVALTA KANGASALA LAVIANVUORI TIKINMAA HUITTINEN HEINOLA JOKISIVU VANAJA 1995 NIKKILÄ 2010 FORSSA HIKIÄ

38 TOIVILA KANKAANPÄÄ Voimajohdot joiden tulevaisuutta on mietittävä 1975 ORIVESI PINSIÖ 1953 ELOVAARA 1980 ULVILA MELO KANGASALA MULTISILTA HARJAVALTA LAVIANVUORI 1954 TIKINMAA 1949 HUITTINEN HEINOLA JOKISIVU Melo Rännäri 110 kv voimajohto Melo Multisilta 110 kv voimajohto Multisilta Kangasala 110 kv voimajohto Kangasala - Mänttä 110 kv voimajohdot Hikiä Jämsä 110 kv voimajohdot FORSSA VANAJA NIKKILÄ HIKIÄ

39 TOIVILA KANKAANPÄÄ Muita Hämeen verkkosuunnitelmassa selvitettäviä asioita ORIVESI PINSIÖ ELOVAARA ULVILA KANGASALA MELO MULTISILTA HARJAVALTA LAVIANVUORI Kysymyksiä: TIKINMAA - Tarvitaanko tulevaisuudessa lisää muuntokapasiteettia Tampereen seudulle, esim. JOKISIVU Meloon: koska ja millä verkkovahvistuksilla? - Kangasalan ja Hikiän käyttövarmuus muuntajakeskeytyksessä: tarvitaanko muutoksia nykyiseen puoli-duplex kiskojärjestelmään? HEINOLA VANAJA NIKKILÄ - Hikiä Orimattila Koria 400 kv voimajohto: koska tarvitaan? FORSSA - Kantaverkon rajaus ja nykyisten liittymisehtojen vastaiset johdot. HIKIÄ

40 Tehtyä laskentaa Yleisesti Hämeen alueen verkko on hyvässä kunnossa eikä jo suunniteltujen vahvistusten lisäksi näy montaa uutta vahvistustarvetta. Mahdollisia uusia hankkeita voivat olla esimerkiksi: Lisämuuntokapasiteetin tarve. Melon alueen verkon vahvistaminen: uusi 110 kv Melo Multisilta voimajohto tai 400/110 kv muunto? Nykyisten liittymisehtojen vastaiset liitynnät eivät ole merkittävä ongelma Hämeen alueella. 40

41 Kiitos mielenkiinnosta! Fingrid Oyj Läkkisepäntie Helsinki PL 530, Helsinki Puh Fax