Marko Pikkarainen, Antti Rautiainen, Juhani Bastman, Pertti Järventausta TAAJUUSRIIPPUVAN SÄHKÖLÄMMITYSKUORMAN DEMON- STROINTI.
|
|
- Anni-Kristiina Raili Katajakoski
- 7 vuotta sitten
- Katselukertoja:
Transkriptio
1 Marko Pikkarainen, Antti Rautiainen, Juhani Bastman, Pertti Järventausta TAAJUUSRIIPPUVAN SÄHKÖLÄMMITYSKUORMAN DEMON- STROINTI Projektiraportti
2 II TIIVISTELMÄ Työn tarkoituksena oli tuottaa demonstraatio taajuusriippuvasta sähkölämmityskuormasta. Työn tutkimusmenetelmiä olivat kirjallisuusselvitys sekä demonstraation rakentaminen, simuloinnit ja mittaukset. Työn painopiste keskittyi taajuusriippuvan sähkölämmityskuorman tekniseen toteutettavuuteen. Erityisen suurta huomiota kiinnitettiin työssä taajuusriippuvan sähkölämmityskuorman termostaattina toimineen Laatuvahdin taajuusmittaustarkkuuteen. Työssä tehtiin simulointeja RTDS-simulointiympäristössä. Simulointiympäristöstä saatiin ulostulona vaihtojännite, jonka taajuus vaihteli simuloinnin laskennan mukaan. Laatuvahti mittasi kyseistä taajuutta ja lämmitettävän tilan lämpötilaa. Näiden mittausten avulla Laatuvahti toimi taajuusriippuvana sähkölämmityskuorman termostaattina. Tutkimuksen tuloksista ei ilmennyt mitään asioita, jotka vaikeuttaisivat taajuusriippuvan sähkölämmityskuorman teknistä toteutusta tai haittaisivat sen toimintaa. Tekniikan käyttöönotto vaatii vielä tuotekehitystä. Tulosten pohjalta voitaneen nähdä kaksi tulevaisuuden suuntausta: kiiteistökohtainen ja laitekohtainen taajuusriippuvuus. Kiinteistökohtainen järjestelmä voitaisiin liittää osaksi taloautomaatiota. Laitekohtainen järjestelmä vaatisi säätöelektroniikan fyysisten mittojen pienentämistä. Oletettavaa kuitenkin on, että Laatuvahtiin liitetyn taajuusmittausominaisuuden liittäminen pienempään laitteeseen on mahdollista. Laatuvahdin taajuusmittaustarkkuus todettiin tässä työssä riittäväksi mittaamaan vikatilanteesta aiheutuvia taajuusmuutoksia. Työssä ei kiinnitetty huomiota taajuusriippuvan sähkölämmityskuorman taloudelliseen toteutettavuuteen. Tämä kysymys vaatii jatkotutkimuksia. Jatkotutkimuksia vaativat myös taajuudensäätöön osallistuvan sähkölämpökuorman kokonaismäärän arviointi ja hallinta sekä cold load pick up-ilmiön hallinta.
3 III ABSTRACT The aim of this project work was to produce a demonstration of frequency dependent control of an electric space heater. The research methods used in this work were literature survey, building up the demonstration, simulations with RTDS and measurements. The main focus in this work was technical feasibility of frequency controllable load. Great attention was given to frequency measurements of Laatuvahti, which operated as a frequency dependent thermostat. Simulations with RTDS were related to the operation of the frequency controlled load. RTDS has an analog AC voltage output, whose frequency fluctuated in accordance of the calculation of the simulation program. Laatuvahti measured frequency from RTDS and temperature inside of heated space. In accordance of these measurements Laatuvahti operated as the frequency dependent thermostat. From the results of this work can be seen that there didn t find such matters that could complicate technical feasibility of frequency controlled load. Results showed also that in the future the frequency dependent control could be seen as integrated in house automation or into the device itself. In the device it is possible to use the same kind of frequency measurement method, which was used in Laatuvahti. The frequency measurement method discovered to be sufficient in frequency drops. In this work there were no considerations about financial effects of frequency controllable load. This will need more research in the future. Also more research will be related to estimation and management of the total amount of the loads control cold load pick up phenomena.
4 IV ALKUSANAT Tämä Tampereen teknillisessä yliopistossa tehty raportti käsittelee taajuusriippuvan sähkölämmityskuorman demonstrointia, joka on ollut yksi osatehtävä laajemmassa Tekesin ja yritysten rahoittamassa tutkimusprojektissa Interaktiivinen asiakasliityntä ja sen hyödyntäminen sähköjärjestelmän hallinnassa ja energiatehokkuuteen kannustavissa palveluissa (INCA). INCA - tutkimusprojektin toteutuksesta vastaavat yhteistyössä Tampereen teknillisen yliopiston, Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja VTT:n tutkimusryhmät. Tutkimusprojektin päärahoittajana toimivan Tekesin lisäksi hankkeen rahoitukseen ovat osallistuneet Sähkötutkimuspooli, ABB Oy, Aidon Oy, Empower Oy, Enease Oy, Energiakolmio Oy, Ensto Electric Oy, Fingrid Oyj, Fortum Sähkönsiirto Oy, MX Electrix Oy, Nokia-Siemens Networks Oy, Oy Katternö Ab, PowerQ Oy, Tammerkosken Energia Oy ja TeliaSonera Oyj.
5 V SISÄLLYS Tiivistelmä...ii Abstract...iii Alkusanat...iv Termit ja niiden määritelmät...vi 1. Johdanto Dynaaminen kuormanohjaus, DDC-periaate Demonstraatiojärjestelmän toteutus Siirtoverkon malli Sähkölämmityskuorman termostaatin toiminta Laatuvahti Mittaustuloksia Testausmittaus RTDS simuloinnit Johtopäätökset Lähteet...28
6 VI TERMIT JA NIIDEN MÄÄRITELMÄT DDC Laatuvahti DG INCA Dynaaminen kuormanohjaus (Dynamic Demand Control) MX Electrix Oy:n valmistama energiamittari, joka sisältää sähkölaatumittauksia Hajautettu energiantuotanto (Distrubuted Generation) Interactive customer gateway
7 1 1. JOHDANTO Taajuus sähköverkossa on muuttuva suure. Se indikoi sähköverkon tilaa, etenkin kulutuksen ja tuotannon suhdetta. Jos taajuus sähköverkossa laskee alle nimellisen taajuuden, on tällöin sähköverkossa enemmän kulutusta kuin tuotantoa. Päinvastoin jos taajuus on yli nimellisen taajuuden, on sähköverkossa enemmän tuotantoa kuin kulutusta [1]. Sähköenergiajärjestelmässä taajuus pyritään pitämään hyvin lähellä nimellistä arvoaan. Yhteispohjoismaisessa sähköverkossa taajuus normaalikäyttötilanteissa vaihtelee 49,9...50,1 Hz välillä. Taajuuden ylläpito tapahtuu käyttämällä niin sanottua taajuusohjattua käyttöreserviä [1]. Taajuuden pitäminen lähellä nimellistä arvoaan on sähköenergiajärjestelmän kannalta tärkeätä. Näin taataan sähkötuotantolaitosten toiminta- ja rinnankäyntikyky sekä taataan kulutuslaitteiden oikea toiminta [2, s ]. Jos taajuus laskee liian alas, on vaarana, että sähköverkkoon kytketyt laitteet rikkoutuvat. Suurissa tuotantolaitoksissa tämä voi johtaa voimalaitoksen alasajoon ja pahimmillaan turbiinin rikkoutumiseen [3]. Voimalaitoksen toiminnan kannalta on tärkeätä, että sähkönsyöttö katkaistaan ennen kuin laitteet rikkoutuvat. Jos turbiini rikkoutuu on voimalaitoksella edessä pitkä huoltoseisokki. Tästä aiheutuvat taloudelliset tappiot ovat merkittäviä. Taajuus ei välttämättä pysy edellä mainituissa rajoissa, jos sähköverkossa tapahtuu vika, joka muuttaa kulutuksen ja tuotannon suhdetta. Tästä selvin esimerkki on suuren sähkötuotantoyksikön verkosta putoaminen. Tälläisessa häiriötilanteessa taajuutta ylläpidetään häiriöreservin avulla. Pohjoismaisessa sähköjärjestelmässä häiriöreservi on jaettu kahteen osaan, taajuusohjattuun ja nopeaan häiriöreserviin, joista taajuusohjattu häiriöreservi ohjautuu päälle automaattisesti mittausten perusteella ja nopea häiriöreservi ohjataan päälle manuaalisesti. Taajuusohjattu häiriöreservi aktivoituu, kun taajuus laskee alle 49,9 Hz ja on kokonaan aktivoitunut, kun taajuus on saavuttanut 49,5 Hz. Taajuusohjattu häiriöreservi koostuu sekä tuotantolaitoksista että irtikytkettävistä kuormista ja on luonteeltaan pätötehoreserviä. Nopean häiriöreservin tarkoituksena on palauttaa voimajärjestelmä tilaan, jossa se kestää uuden mahdollisen häiriön Nopea häiriöreservi on luonteeltaan sekä pätöteho- että loistehoreseviä. Nopean häiriöreservin aktivointiaika on 15 min [1; 4]. Suomen kantaverkkoa hoitavan Fingrid Oyj:n taajuusohjattu häiriöresrvi koostuu tällä hetkellä voimalaitoksista, joiden kokonaisteho on 520 MW, ja irtikytkettävistä kuormista, joiden yhteisteho on 90 MW. Nopea häiriöreservi koostuu Fingridin omista varavoimalaitoksista, joiden yhteisteho on 615 MW, käyttösopimuslaitoksista, joiden yhteisteho on 164 MW, sekä irtikytkettävistä kuormista, joiden yhteisteho on 425 MW [1]. Tässä työssä käsitellään ja demonstroidaan tavallisen pienjänniteasiakkaan sähkölämmityksen soveltumista taajuusriippuvaksi häiriöreserviksi. Työn painopisteenä oli tarkastella taajuusriippuvan sähkölämmityskuorman teknistä toteutettavuutta. Taajuus-
8 riippuvana termostaattina työssä toimi Laatuvahti ja kuormana toimi 200 W sähkölämpöpatteri. Luvussa kaksi perehdytään dynaamiseen kuormanohjausperiaatteeseen (DDC Dynamic Demand Control). Luvussa kolme käsitellään demonstraation työjärjestelyjä. Työjärjestelyihin kuului laitteiston rakentaminen sekä reaaliaikaisella sähköverkon simulaattorilla (RTDS) tehdyt sähköverkon simuloinnit ja mittaukset. Luvussa neljä käsitellään demonstraation tuloksia. Luvussa viisi käsitellään työn tuloksia sekä pohditaan taajuusriippuvan kuormajouston tulevaisuuden näkymiä. 2
9 DYNAAMINEN KUORMANOHJAUS, DDC- PERIAATE Perinteisen keskitetyn kuormanohjauksen sijasta kuormista tai kuormaryhmistä voidaan tehdä taajuusriippuvia. Short et al. esittävät artikelissaan [5] juuri edellä mainitun kaltaisen kuormanohjausmallin. He kutsuvat kyseistä mallia dynaamiseksi kuormanohjaukseksi (DDC Dynamic Demand Control). Artikkelin tarkastelun kohteena on jääkaappien käyttäminen taajuusohjattuna kuormana. He mainitsevat, että DDC-kuormaksi soveltuvat myös mm. pakastimet, lämmitys-, ilmastointi-, uuni- ja pumppaussovellukset. DDC-periaate perustuu dynaamisten suureiden mittaamiseen ja kyseisten suureiden avulla tehtävään kuormanohjaukseen. Lämmityskuorman tapauksessa kyseiset suureet ovat sähköverkon taajuus sekä lämmitettävän tilan lämpötila. Erotuksena perinteisestä vikatilanteessa tapahtuvasta kuormanohjauksesta, jossa periaatteessa mukana on myös taajuusmittaus, on se, että DDC-periaatteessa ohjaus tapahtuu lähempänä kuluttajaa ilman keskitettyjä ohjauskomentoja. Tämä mahdollistaa pienjänniteasiakkaiden kuormien käyttämisen taajuuden säätöön. Tarkastellaan DDC-periaatetta käyttämällä sähkölämmityskuorman termostaatin asetuslämpötilaa. Kuva 2.1 a kuvaa perinteistä termostaattiohjausta. Siinä termostaatti on asetettu pitämään lämpötila 20 C lähettyvillä. Lämpötila kuitenkin vaihtelee tietyn toleranssin välillä. Kuvassa kyseinen toleranssi on 1 C. Näin ollen lämpötilan ollessa alle 19,5 C termostaatti kytkee lämmityslaitteen päälle, ja lämpötilan saavuttaessa 20,5 C termostaatti kytkee lämmityslaitteen pois. Kuva 2.1 b kuvaa samanlaisen lämmityslaitteen termostaatin DDC-periaatteen mukaista toimintaa. Taajuuden ollessa nimellisessä arvossaan vastaa DDC-periaatteen mukainen ohjaus tavallista taajuudesta riippumatonta termostaatin toimintaa. Taajuuden poiketessa nimellisestä arvostaan tulee termostaatin asetuslämpötilasta taajuuden funktio. Toleranssi, jonka sisällä asetuslämpötila vaihtelee, ei muutu. Kuvassa 2.1 b toleranssi on 1 C.
10 4 Kuva 2.1. a) Perinteinen termostaatin toiminta b) taajuusriippuva termostaatin toiminta [6]. Kuvassa 2.1 ohjaava suure on taajuuden arvo. DDC-periaatteen mukaan ohjaavana suureena voidaan käyttää myös taajuuden muutosnopeutta tai taajuutta ja taajuuden muutosnopeutta. Rautiainen esittää omassa diplomityössään erään kaavan, jonka mukaan voidaan säätää termostaatin ohjauslämpötilaa sekä taajuuden että taajuuden muutosnopeuden mukaan [6]. Kaavassa T a on termostaatin toimintalämpötila, T aset on käyttäjän asettelema lämpötila, ja k 1 sekä k 2 ovat kertoimia. (3.1) Kuvassa 2.2 on esitettynä taajuudesta ja taajuuden muutosnopeudesta riippuvaisen lämpötilan asetusarvon funktio. Kuvan parametrit ovat T aset = 20 C; k 1 = 5,0 C/Hz ja k 2 = 2,5 s C/Hz.
11 5 Kuva 2.2. Lämpötilan asetusarvon taajuudesta ja taajuuden muutosnopeudesta riippuva funktio [6]. DDC-periaate kuormanohjauksessa antaa vaihtoehdon perinteiselle keskitetylle kuormanohjaukselle. DDC-periaatetta noudatettaessa voidaan sähköenergiajärjestelmälle taata vakavissakin tehopulatilanteissa tärkeiden kuormien energiansyöttö. Tämän kustannuksena asiakkaat joustavat merkitykseltään pienempien kuormien kanssa. Tämä on selvästi havaittavissa sähkölämmityskuorman tapauksessa. Asiakas ei välttämättä edes huomaa hetkellistä lämpötilan alenemista, mutta havaitsisi, jos esimerkiksi koko sähkönsyöttö jouduttaisiin katkaisemaan. Hyödyt, jotka tulevat DDC kuormanohjauksesta, voivat olla todella merkittävät. Rautiainen esittää omassa työssään simulointeja, joissa sähköverkossa on mukana DDCtyyppistä kuormaa. Sähköverkko oli koottu siten, että siinä oli neljä generaattoria, joiden nimellistehojen summa oli 3600 MVA. Verkon kokonaiskuormitus oli 2600 MW, josta DDC kuormien määrä oli 260 MW eli noin 10 %. Simuloinnissa taajuuden nimellisarvo oli 60 Hz. Kuvassa 2.3 on esitetty taajuuden käyttäytyminen vian jälkeen sekä ilman taajuusriippuvaa kuormaa että taajuusriippuvan kuorman kanssa, kun edellä mainitusta verkosta on pudotettu generaattori. Generaattorin tuottama teho irtoamishetkellä oli 1000 MW. Tämä vastasi noin 35% sähköenergiajärjestelmän tuotannosta. Tosielämän tapaukseen häiriö on varsin suuri, mutta se antaa hyvää suuntaa taajuusriippuvan sähkölämmityskuorman eduista. Ilman taajuusriippuvaa kuormaa taajuus putosi noin 57,1 Hz, joka vastaa 50 Hz:n verkossa 47,6 Hz. Tämä taajuus on jo erittäin kriittinen. Tällaisia taajuuksia turbiinit kestävät vain lyhyen ajan ilman, että laite rikkoontuu [7]. Taajuusriip-
12 6 puvan kuorman kanssa taajuus putosi alimmillaan 58,7 Hz, joka vastaa 50 Hz:n verkossa 48,9 Hz. Kuopan jälkeen taajuus asettui ilman taajuusriippuvaa kuormaa noin arvoon 57,9 Hz, joka vastaa 50 Hz verkossa 48,3 Hz. Taajuusriippuvan kuorman kanssa taajuus asettui kuopan jälkeen arvoon 59,4 Hz, joka vastaa 50 Hz verkossa 49,5 Hz. Taajuusriippuvan kuorman avulla taajuus jää taajuusohjatun häiriöreservin taajuuden alarajalle. Sähköverkon kannalta näin suuri ero on todella merkityksellinen. Tämän kokoluokan vika ilman taajuusriippuvaa kuormaa olisi voinut johtaa koko verkon kaatumiseen, kun taas taajuusriippuvan kuorman kanssa taajuus pysyi kriittisten rajojen yläpuolella ja näin olisi mahdollistanut sähköverkon tehonsyötön. Kuva 2.3. Taajuuden käyttäytyminen simuloinnissa taajuusoriippuvan kuorman kanssa ja ilman sitä. Tulevaisuuden näkymät sähkön tuotannossa saattavat antaa DDC-periaatteella toimivalle kuormanohjaukselle huomattavaa lisäarvoa. Varsinkin hajautetun energian tuotannnon (DG Distributed Generation) lisääntyminen luo kysyntää DDCkuormanohjaukselle. EU-rahoitteinen projekti DISPOWER (Distributed Generation with High Penetration of Renewable Energy Sources), jonka pääpainona on ollut uusiutuvien energialähteiden käyttöönotto, esittää yhtenä kehitystoimenpiteenä sähköverkolle kuormien hallinnan kehittämistä [7]. Projektiin osallistunut yritys Econnect on kehittänyt oman älykkään DILC-kuormanohjauksen (Distributed Intelligent Load Controller). DISPOWER:n aikana tehtyjen simulaatioiden pohjalta on havaittu, että itsenäinen älykäs kuormanohjaus on erittäin tehokkaasti verkkoa stabiloiva komponentti pienissä eril-
13 lisverkoissa, joissa on paljon vaikeasti ennustettavaa uusiutuvaa energiantuotantoa kuten tuulivoimaa [8]. 7
14 8 3. DEMONSTRAATIOJÄRJESTELMÄN TOTEU- TUS Tämän työn yhteydessä tehtiin laboratoriodemonstraatio taajuusriippuvasta sähkölämmityskuormasta. Demonstraation kuormanohjauksessa käytettiin luvussa 2 esitettyä DDC-periaatetta. Demonstraatio koostui RTDS simuloinnista, MxElectrix Oy:n valmistamasta Laatuvahti-energiamittarista, lämmitettävästä tilasta sekä sähkölämpöpatterista. Demonstraation perusidea on nähtävissä kuvassa 3.1. Kuvassa 3.2 on nähtävissä kokoonpano oikeassa ympäristössään. RTDS-simulointiympäristö (Real Time Digital Simulation) pitää sisällään siirtoverkon mallin. RTDS:n avulla on mahdollista simuloida erilaisia vikoja ja ulostulona on mahdollista saada digitaalisia ja analogisia signaaleja. Tässä työssä laitteistosta otettiin ulostulona analoginen vaihtojännitesignaali, jonka taajuus vaihteli simuloinnin laskennan mukaan. Signaalia vahvistettiin siten, että käytössä oli tehollisarvoltaan 230 V vaihtojännite. Kuva 3.1. Taajuusriippuvan sähkölämmityskuorman demonstraation periaatekuva
15 9 Kuva 3.2. Kokoonpano todellisessa ympäristössä Laatuvahti toimi tässä työssä taajuusriippuvana termostaattina. Laatuvahti otti käyttöjännitteensä RTDS:n ulostulona tulevasta jännitteestä. Samalla Laatuvahti mittasi kyseisen jännitteen taajuutta sekä lämmitettävän tilan lämpötilaa. Näiden mittaustietojen avulla Laatuvahti antoi ON/OFF-ohjaustiedon sähköpatterin sähkösyötölle, joka otettiin sähköverkosta. Ohjaustieto perustui ennalta määritettyyn lämpötilan asetusarvon taajuusriippuvaan funktioon T aset (f). Lämpötila-anturi oli sähköpatterista erillinen komponentti, joka oli asetettu mahdollisimman lähelle patterin omaa termostaattia. Tällä tavoin saatiin mahdollisimman aidon tyyppinen sähkölämmityspatterin taajuusriippuva säätöjärjestelmä. Tässä työssä sähkölämmityspatterin omaa termostaattia ei ohitettu, vaan se jätettiin turvallisuuden takia lämpöreleeksi ylikuumenemissuojaksi. Lämmitettävänä tilana työssä toimi kalorimetri, jota oli mahdollista tuulettaa puhaltimen avulla. Näin lämpötilamuutokset näkyivät nopeammin, mikä mahdollisti taajuusriippuvan sähkölämmityskuorman tarkastelun kohtuullisessa ajassa. Sähkölämmityspatterina työssä toimi Fricon valmistama pakkasvahti. Tehoa lämmittimellä oli 200 W. Teho riitti hyvin tähän työhön, koska lämmitettävä tila ei ollut suuri.
16 Siirtoverkon malli Siirtoverkon mallin pohjalla oli Kundurin kirjassaan julkaisema verkkomalli [2, s ]. Tässä työssä sovellettiin edellä mainittua mallia työn tarkoitusperien mukaan. Verkon taajuus muutettiin 50 Hz:in. Pitkää yhdysjohtoa eri kuorma- ja tuotantoalueiden välillä lyhennettiin kymmenesosaan alkuperäisestä taajuusvärähtelyjen pienentämiseksi. Kuormia verkkossa oli kolme L 7, L 8 ja L 9. Solmupisteeseen 8 lisättiin säädeltävä kuorma, jonka verkosta ottamaa pätötehoa pystyttiin säätelemään välillä MW. Tämän kuorman avulla verkon taajuutta pystyttiin alentamaan. Malli valittiin tähän työhön, koska sillä oli tehty aiemmin PSCAD-simulointeja ja näiden simulointien tulokset olivat helposti saatavilla. Näin voitiin tarkastella ja verrata miten yksittäinen kuorma toimi todellisessa tilanteessa verrattuna simulointituloksiin. Verkkoon tehdyt muutokset tosin aiheuttivat sen, että aikaisemmista simuloinneista saadut tulokset eivät ole sellaisinaan täysin vertailukelpoiset. Siirtoverkon malli on kuvattuna kuvassa 3.3. Kuva 3.3. Demonstraation siirtovekkon malli Verkon kaikki generaattorit olivat identtisiä. Niiden nimellinen teho oli 900 MVA. Jokaisen generaattorin säätöjärjestelmää yksinkertaistettiin siten, että alkuperäisestä mallista poistettiin yksi viivelohko. Tämä voitiin tehdä, koska työssä käytettiin erään todellisen voimalaitoksen säätöjärjestelmän arvoja ja nämä arvot tukivat yksinkertaistusta. Näillä säätöjärjestelmämalleilla suoritetut simuloinnit vastasivat oikeantyyppistä taajuuden käyttäytymistä vikatilanteessa [9, s ]. Normaalikäyttötilanteessa verkkoon tuotettiin pätöteho, joka oli noin 700 MW yhtä generaattoria kohden, joten yhteistuotannon pätöteho oli noin 2800 MW. Kuormaa verkossa oli perustilanteessa nimelliseltä arvoltaan noin 2530 MW, joten taajuus ilman kuormituksen lisäystä oli yli 50 Hz. Todellinen kuormitus oli kuitenkin tätä suurempi jännitteiden ollessa yli nimellisten arvojen ja komponenteissa tapahtuvien häviöiden takia. Jännitesignaali otettiin suurjännitteisestä solmupisteestä 8. Suurjännitepiste voitiin valita, koska taajuuden arvo siirtoverkossa ja pienjänniteverkossa näkyy lähes samanlai-
17 11 sena. Erona on havaittavissa pieni vaihesiirtymä. Tämä tulos on nähtävissä Rautiaisen diplomityössä [6, s.59-60]. 3.2 Sähkölämmityskuorman termostaatin toiminta Taajuusriippuvan sähkölämmityskuorman termostaattia demonstroiva Laatuvahti asetettiin työssä toimimaan kuvan 3.4 mukaisesti. T hal oli termostaatille annettu asetuslämpötila sähköverkon toimiessa nimellisen taajuuden tuntumassa. T tol oli toleranssi, jonka alarajalla sähkölämmityskuorma kytkeytyi päälle ja jonka ylärajalla sähkölämmityskuorma kytkeytyi pois päältä. f 1 oli alin taajuuden arvo, jolla kuorma toimi normaalin sähkölämmityskuorman tavoin. f 2 oli alin taajuus, jota pienemmillä taajuuden arvoilla sähkölämmityskuorman termostaatti ei enää alentanut asetuslämpötilaa. ΔT max oli suurin asetuslämpötilan aleneminen, jonka sähkölämmityskuorma kohtasi. Toisin sanoen sähkölämmityskuormalle taattiin työssä asetuslämpötila, joka oli pienimmillään T hal - ΔT max. Kuva 3.4. Taajuusriippuvan termostaatin asetuslämpötilan graafinen määritys [6] Kaikkia edellä mainittuja parametreja pystyttiin muuttamaan vapaasti. Laatuvahti oli kytketty sarjaväylän kautta tietokoneeseen, jolla parametreja pystyttiin muuttamaan. Laatuvahdille annettiin parametreiksi T hal = 25 C, T tol =1 C, ΔT max = 3 C, f 1 = 49,9 Hz ja f 2 = 49,1 Hz. Näillä parametreilla asetuslämpötilan funktioksi saatiin kuvassa 3.5 näkyvä funktio. Vaaka-akselilla on taajuus (Hz) ja pystyakselilla lämpötila ( C). Parametrit valittiin kyseisellä tavalla, koska niiden avulla tutkittava ilmiö oli paremmin havaittavissa. Asetuslämpötila valittiin normaalia sähkölämmitystaloutta korkeammaksi, koska näin saatiin aikaan nopeampi lämpötilan käyttäytyminen. Taajuusrajat valittiin silmällä pitäen taajuusriippuvan häiriöreservin sekä nopean häiriöreservin taajuusrajoja.
18 12 Kuva 3.5. Demonstraation termostaatin ohjauslämpötilan taajuusriippuva funktio. 3.3 Laatuvahti Laatuvahti on energiamittari, jossa on mukana erilaisia sähkön laatuun liittyviä mittauksia. Tässä työssä Laatuvahtia oli muunnettu siten, että se mittasi ainoastaan yhden vaiheen taajuutta sekä lämmitettävän tilan lämpötilaa. Näiden pohjalta ennalta määrätyn funktion (kuva 3.5) mukaan Laatuvahti antoi kuormalle ON/OFF-ohjauskäskyn. Laatuvahdin antaman ohjauskäskyn toteutti erillinen rele, joka kytki sähkölämmityspatterin verkkojännitteeseen. Laatuvahti antoi sarjaportin kautta mittaus- ja kytkentätiedot tietokoneelle. Mittaustietoina Laatuvahdilta saatiin taajuus, lämmitettävän tilan lämpötila sekä taajuudesta riippuvat asetuslämpötilan ylä- ja alarajat. Laatuvahdin kanssa kommunikoitiin Hyper- Terminal-ohjelmalla ja mittaustiedot tulostettiin tekstitiedostoksi. Laatuvahdilta saadut mittaustiedot käsiteltiin osin Excel- ja osin Matlab-ohjelmalla. Mittausominaisuudet laatuvahdissa olivat seuraavat: taajuusmittaus päivittyi 100 ms välein ja lämpötilamittauksen päivitys tapahtui 1 s välein. Mittausominaisuuksien oletettiin riittävän, sillä vikatilanteissa taajuuden muutos on sekuntiluokkaa oleva ilmiö.
19 13 4. MITTAUSTULOKSIA Taajuusriippuvan sähkölämmityskuorman mittausten yhteydessä tehtiin kahdentyyppisiä mittauksia. Yksi mittaus tarkasteli Laatuvahdin toimintaa oikeassa sähköverkossa. Tämä oli luonteeltaan toimintaa testaava mittaus. Loput käsittelivät Laatuvahdin toimintaa RTDS-ympäristössä. 4.1 Testausmittaus Ennen varsinaisia RTDS-simulointeja tehtiin laitteistolle testaus, jolla tutkittiin laitteiston toimivuutta. Testauksessa Laatuvahti kytkettiin mittaamaan todellisen sähköverkon taajuutta. Tätä taajuusmittausta manipuloitiin laatuvahdin ohjelmistolla keinotekoisesti, jolloin taajuusmittauksen arvo laskettiin 0,3 Hz tai 0,5 Hz. Näin toimimalla voitiin tarkkailla Laatuvahdin reagointia simuloituun taajuuden muutokseen. Tästä testauksesta saadut tulokset ovat esitetty kuvissa 4.1, 4.2 ja 4.3. Kuvassa 4.1 on Laatuvahdin mittaama manipuloitu taajuus. Kuvassa 4.2 on Laatuvahdin mittaama lämpötila sekä kuorman verkkoon kytkentä- ja verkosta poiskytkentälämpötila. Kuvassa 4.3 on Laatuvahdin kytkentätieto, (0 tarkoittaa poissa verkosta ja 1 tarkoittaa kytkettynä verkkoon). Lämpötila mitattiin suoraan sähkölämpöpatterin yläpuolelta, mikä selittää nopean lämpötilakäyttäytymisen. Lämpötilan hidas putoaminen johtui osaltaan siitä, että kalorimetrin ulkopuolista tilaa ei jäähdytetty. Kuva 4.1. Taajuusmittaus
20 14 Kuva 4.2. Lämpötilamittaus sekä kuorma päälle / pois lämpötila-arvot Kuva 4.3. Kuorman ON-OFF kytkentätieto Kuvissa 4.1 ja 4.2 numerolla 1. merkityt kohdat vastasivat taajuuden laskua 0,5 Hz:llä ja numerolla 2. merkitty kohta vastasi 0,3 Hz taajuuden laskua. Kuvasta 4.2 voidaan havaita, että taajuusriippuva asetuslämpötila on reagoinut halutulla tavalla. Asetuslämpötila on 0,5 Hz taajuuspudotuksella 23,5 C tuntumassa ja 0,3 Hz taajuuspudotuksella 24 C ja 24,5 C välissä. Nämä mittaustulokset ovat yhtenevät kuvan 3.5 laskennallisen tuloksen kanssa. Testauksessa havaittiin, että kuormanohjaus toimi halutulla tavalla. Kuorma kytkeytyi verkkoon, kun lämpötila saavutti lämpötilan alarajan, ja kytkeytyi irti verkosta, kun lämpötila saavutti lämpötilan ylärajan, kuten kuvista 4.2 ja 4.3 on nähtävissä. Tästä huolimatta lämpötila jatkoi nousuaan poiskytkennän jälkeen, sillä sähkölämpöpatteriin oli varastoituneena lämpöä lämmityksestä johtuen. Kuvan 4.2 kohdassa 2. nähdään poikkeuksellisen pitkä lämpötilan pysyminen toleranssirajan alapuolella vaikka Laatuvahti oli kytkenyt sähkölämpöpatterin päälle. Tämä johtui siitä, että sähkölämpöpatterin oma termostaatti oli toiminut. Poikkeuksellinen toiminta saatiin poistettua säätämällä sähkölämpöpatterin oma termostaatti korkeimpaan arvoon.
21 RTDS simuloinnit Simuloinneissa keskityttiin tarkastelemaan kuorman käyttäytymistä erilaisissa vikatilanteissa. Tarkastelun kohteena oli erityisesti kuormanohjauksen lämpötilan asetusarvon ja siten myös taajuuden mittauksen toiminta vian tapahtumahetkestä vian poistumiseen. Viat jaettiin neljään erilaiseen tilanteeseen. Jokaisessa tilanteessa verkkoon kytkettiin lisää kuormaa ja lopulta kuorma kytkettiin irti verkosta. Kytkennät olivat äkillisiä ja tapahtuivat tietyllä ajanhetkellä. Todellisesta tilanteesta poiketen kuorman kytkennät olivat erittäin rajuja ja portaittaisia. Simulointi I Simuloinnissa I verkkoon kytkettiin 360 MW kuormaa äkillisesti tietyllä ajanhetkellä ja toisella ajanhetkellä kuorma otettiin äkillisesti pois verkosta. Kuorman lisäys vastasi noin 13 % generaattoreiden tuottamasta pätötehosta ennen kuorman lisäystä. Kuvassa 4.5 a on esitetty Laatuvahdin taajuuden mittaustulos sekä sähkölämpökuorman kytkentätila ja kuvassa 4.5 b on esitetty Laatuvahdin lämpötilamittaus sekä termostaatin toimintarajat. Kuvassa 4.6 on esitetty RTDS:lta saatu taajuuden käyttäytyminen 30 s ajalta äkillisen kuormituksen jälkeen. Kuva 4.5. a) Laatuvahdin taajuuden mittaustulos ja sähkölämpökuorman kytkentätila b) Laatuvahdin lämpötilamittaus ja termostaatin toimintarajat simuloinnissa I
22 16 Kuva 4.6. RTDS:n taajuusmittaus simuloinnissa I Kuvista 4.5 a ja 4.6 havaitaan, että Laatuvahdin taajuuden mittaustulos on lähes yhtenevä RTDS:lta saadun mittaustuloksen kanssa. Lähtötilanteessa molemmilla on taajuuden arvo, joka on yli 50,1 Hz. Äkillisen kuormituksen muutoksen aiheuttaman taajuuskuopan alin arvo on molemmilla alle 49,7 Hz. Pysyvä äkillisen kuormituksen muutoksen jälkeinen taajuus asettuu molemmissa noin 49,9 Hz:in. Kuvassa 4.6 ei nähdä kuvassa 4.5 a olevaa taajuuden nousua sillä simuloinnista saatu taajuuden piirto ei kattanut kyseistä aluetta. Kuvista 4.5 a ja 4.5 b havaitaan, että taajuusriippuva sähkölämmityskuorma on toiminut odotetulla tavalla. Alussa kuormitus on ollut päällä sillä lämpötila on ollut alle lämpötilan asetusarvon alarajan. Lämpötilan kohotessa noin 600 s kohdalla on tapahtunut vika, joka laski verkon taajuutta sekä lämpötilan asetusarvoja. Sähkölämmityskuorma on kytkeytynyt pois verkosta hetkellä, jolloin lämpötila saavutti lämpötilan asetusarvon ylärajan. Simulointi II Simuloinnissa II verkkoon kytkettiin 510 MW kuormaa äkillisesti tietyllä ajanhetkellä. Kuorman lisäys vastasi noin 18 % generaattoreiden tuottamasta tehosta ennen kuorman lisäystä. Kuvassa 4.7 a on esitetty Laatuvahdin taajuuden mittaustulos sekä sähkölämpökuorman kytkentätila ja kuvassa 4.7 b on esitetty Laatuvahdin lämpötilamittaus sekä termostaatin toimintarajat. Kuvassa 4.8 on esitetty RTDS:lta saatu taajuuden käyttäytyminen 30 s ajalta äkillisen kuormituksen muutoksen tapahtuessa.
23 17 Kuva 4.7. a) Laatuvahdin taajuuden mittaustulos ja sähkölämpökuorman kytkentätila b) Laatuvahdin lämpötilamittaus ja termostaatin toimintarajat simuloinnissa II Kuva 4.8. RTDS:n taajuusmittaus äkillisen kuormituksen muutoksen tapahtuessa verkosta simuloinnissa II Kuvista 4.7 a ja 4.8 havaitaan, että Laatuvahdin taajuuden mittaustulos on lähes yhtenevä RTDS:lta saadun mittaustuloksen kanssa. Lähtötilanteessa molemmilla on taajuuden arvo, joka on yli 50,1 Hz. Äkillisen kuormituksen muutoksen aiheuttaman taa-
24 18 juuskuopan alin arvon on molemmilla alle 49,3 Hz tuntumassa. Pysyvä äkillisen kuormituksen muutoksen jälkeinen taajuus asettuu molemmissa noin 49,8 Hz:n. Kuvista 4.7 a ja 4.7 b havaitaan, että taajuusriippuva sähkölämmityskuorma on toiminut odotetulla tavalla. Alussa kuormitus on ollut kytkettynä irti verkosta sillä lämpötila on ollut yli lämpötilan asetusarvon ylärajan. Lämpötila on laskenut ja tavoittanut lämpötilan asetusarvon alarajan ennen äkillistä kuormitusmuutosta. Tällöin kuorma on kytkeytynyt verkkoon. Hyvin pian sähkölämmityskuorman kytkeytymisen jälkeen tapahtui äkillinen kuormituksen muutos, joka laski verkon taajuutta siten, että taajuusriippuva asetuslämpötila putosi ja sähkölämmityskuorma kytkeytyi irti verkosta. Verkossa tapahtunutta kuormitusmuutosta ei poistettu vaan taajuuden annettiin asettua noin 48,8 Hz:in. Näin havaittiin asetuslämpötilan pysyvä pudotus. Sähkölämpökuorma kytkeytyi verkkoon, kun lämpötila laski alle 24 C ja kytkeytyi irti verkosta, kun lämpötila kohosi yli 25 C. Tässäkin simuloinnissa asetuslämpötilan toiminta oli kuvan 3.5 kaltainen. Simulointi III Simuloinnissa III verkkoon kytkettiin 600 MW kuormaa äkillisesti tietyllä ajanhetkellä. Kuorman lisäys vastasi noin 21 % generaattoreiden tuottamasta tehosta ennen kuorman lisäystä. Tämän simuloinnin tarkoituksena oli kokeilla miten Laatuvahti reagoi mataliin taajuuksiin. Kuvassa 4.9 a on esitetty Laatuvahdin taajuuden mittaustulos sekä sähkölämpökuorman kytkentätila ja kuvassa 4.9 b on esitetty Laatuvahdin lämpötilamittaus sekä termostaatin toimintarajat. Kuvassa 4.10 a on esitetty RTDS:lta saatu taajuuden käyttäytyminen 60 s ajalta äkillisen kuormituksen muutoksen tapahtuessa ja kuvassa 4.10 b on esitetty RTDS:lta saatu taajuuden käyttäytyminen 60 s ajalta äkillisen kuormituksen poistumisen jälkeen.
25 19 Kuva 4.9. a) Laatuvahdin taajuuden mittaustulos ja sähkölämpökuorman kytkentätila b) Laatuvahdin lämpötilamittaus ja termostaatin toimintarajat simuloinnissa III Kuva a) RTDS:n taajuusmittaus äkillisen kuormituksen muutoksen tapahtuessa b) RTDS:n taajuusmittaus äkillisen kuormituksen muutoksen poistuttua verkosta simuloinnissa III Kuvista 4.9 a ja 4.12 a havaitaan, että Laatuvahdin taajuuden mittaustulos on lähes yhtenevä RTDS:lta saadun mittaustuloksen kanssa. Tosin Laatuvahdin taajuusmittauksen kuopan alaraja on 48,5 Hz:ssä kun taas RTDS on saanut taajuuden alimmaksi ar-
26 20 voksi noin 48,1 Hz. Tässä yhteydessä havaittiin, että Laatuvahdin taajuusmittauksen alaraja oli juurikin tuo 48,5 Hz, joten se ei kyennyt mittaamaan sen alempia taajuuksia. Tällä ei kuitenkaan ollut mitään merkitystä asetuslämpötilaan, sillä asetuslämpötila ei enää laskenut, kun taajuus laski alle 49,1 Hz:n. Kuormituksen poistuessa verkosta taajuusmittaus Laatuvahdin ja RTDS:n välillä on yhtenevä. Taajuus ennen kuormituksen poistumista on ollut molemmilla noin 49,75 Hz. Piikki arvo poiskytkennästä on ollut molemmilla noin 50,5 Hz. Taajuus on asettunut molemmissa mittauksissa noin 50,1 Hz:in. Kuormitus oli alussa kiinni verkossa, mutta kytkeytyi irti taajuuden pudotessa. Asetuslämpötila käyttäytyi taajuuspudotuksessa taajuusmittauksen kanssa yhtenevästi. Asetuslämpötila laski jyrkästi, kun vika tuli verkkoon. Asetuslämpötilan alin arvo ilmeni taajuuden arvolla 49,1 Hz. Kun taajuus vian jälkeen jäi alle 49,9 Hz, myös asetuslämpötila jäi alle 25 C. Tällöin kuormitus oli odotetun mukaisesti irti verkosta. Äkillisen kuormituksen muutoksen poistumisesta aiheutuva taajuuden nousun yhteydessä asetuslämpötila toimi edelleen odotetulla tavalla. Kuvasta näkyy, että asetuslämpötilan muutos olisi askelmainen. Tämä johtuu siitä, että kyseisen hetken taajuuden nousu oli erittäin nopea (noin 2 s) ja kuvan aikaskaalaus on huomattavasti pitempi. Tässä taajuuden nousussa kuormitus toimi odotetulla tavalla. Simulointi IV Simuloinnissa IV verkkoon kytkettiin kuormaa portaittaisesti. Ensiksi kuormaa kytkettiin äkillisesti 510 MW. Tämän jälkeen taajuuden annettiin asettua. Seuraavaksi kuorman ottama teho nostettiin äkillisesti 720 MW:in, jonka jälkeen taajuuden annettiin asettua. Seuraavassa muutoksessa kuorman ottama teho nostettiin 820 MW:in ja viimeisessä muutoksessa kuorman ottama teho nostettiin 930 MW:in. Viimeisen muutoksen yhteydessä taajuus romahti niin alas, että tietyllä hetkellä koko säädettävän kuorman ottama teho laskettiin 0 MW:in. Tämän simuloinnin tarkoituksena oli kokeilla erilaisia taajuuden arvoja ja katsoa miten Laatuvahti selviää melkein romahtavan verkon tilanteessa. Kuvassa 4.11 a on esitetty Laatuvahdin taajuuden mittaustulos sekä sähkölämpökuorman kytkentätila ja kuvassa 4.11 b on esitetty Laatuvahdin lämpötilamittaus sekä termostaatin toimintarajat. Kuvissa on esitetty RTDS:n taajuusmittaus. Jokainen kuvista kuvaa taajuuden muutosta tietyllä kuormituksen muutoksen arvoilla.
27 21 Kuva a) Laatuvahdin taajuuden mittaustulos ja sähkölämpökuorman kytkentätila b) Laatuvahdin lämpötilamittaus ja termostaatin toimintarajat simuloinnissa IV Kuva RTDS:n taajuusmittaus äkillisen kuormituksen muutoksen 0MW 510 MW tapahtuessa verkosta simuloinnissa IV
28 22 Kuva RTDS:n taajuusmittaus äkillisen kuormituksen muutoksen 510MW 720 MW tapahtuessa verkosta simuloinnissa IV Kuva RTDS:n taajuusmittaus äkillisen kuormituksen muutoksen 720MW 820 MW tapahtuessa verkosta simuloinnissa IV
29 23 Kuva RTDS:n taajuusmittaus äkillisen kuormituksen muutoksen 820MW 930 MW tapahtuessa verkosta simuloinnissa IV Kuva RTDS:n taajuusmittaus äkillisen kuormituksen muutoksen 930MW 0 MW tapahtuessa verkosta simuloinnissa IV Kuvista 4.11 a sekä havaitaan, että Laatuvahdin taajuuden mittaustulos on tässäkin simuloinnissa ollut lähes yhtenevä RTDS:lta saadun mittaustuloksen kanssa. Taajuus on pudonnut kaikissa kuormituksen lisäyksissä hyvin lähelle samaa arvoa ja taajuus on asettunut kuormituksen muutoksen jälkeen samalle tasolle. Taas poikkeuksena on ollut syvin kuoppa, jota Laatuvahti ei ole pystynyt mittaamaan. RTDS:n taajuuden kuvaaja ei myöskään näytä taajuuden alinta arvoa, koska kuvaajan asetukset määrittivät alimman piirtoarvon 48 Hz:in. Kuvista 4.11 a ja 4.11 b havaitaan, että kuormituksen käyttäytyminen on ollut simuloinnissa päälle ja pois -tyyppistä. Lämpötilan asetusarvot ovat heiluneet paljon ja lämpötilamittaus on kohdannut lämpötilan asetusarvon ylä- ja alarajat useasti. Simulointitu-
30 loksista nähdäänkin, että Laatuvahti on suoriutunut useasta peräkkäin tapahtuvasta taajuuden muutoksesta odotetulla tavalla. Alussa lämpötila on pudonnut kunnes se on saavuttanut lämpötilan asetusarvon alarajan. Sähkölämpökuorma on kytkeytynyt verkkoon alarajalla ja kytkeytynyt ensimmäisen kuormituksen muutoksen aikana hetkeksi pois verkosta, koska taajuuden putoamisesta aiheutunut lämpötilan asetusarvo putosi riittävän alas. Seuraavista kuormituksen muutoksista aiheutuneet asetuslämpötilan muutokset eivät irtikytkeneet sähkölämpökuormaa. Sähkölämpökuorma irtikytkeytyi vasta, kun taajuus romahti suurimmalla kuorman arvolla. Verkkoon kytkeytyminen tapahtui vasta, kun taajuus oli palautunut äkillisen kuormituksen poistuttua verkosta. Sähkölämpökuorma irtikytkeytyi verkosta lopussa normaalitilan mukaisessa arvossa. 24
31 25 5. JOHTOPÄÄTÖKSET Tässä työssä pääpaino oli taajuusriippuvan sähkölämmityskuorman demonstroinnissa. Työssä keskityttiin tarkastelemaan miten taajuusriippuva sähkölämmityskuorma voidaan rakentaa ja miten se toimii sekä onko se toteutuskelpoinen nykyisellä tekniikalla. Teknisestä tarkastelusta suurimman huomion sai taajuusriippuvana termostaattina toimineen Laatuvahdin taajuusmittausksen tarkkuus. Laatuvahti osoittautui mittauksissa toimivan odotetulla tavalla. Laatuvahdin taajuuden mittaustarkkuus toimi hyvin niin nopeissa ja jyrkissä kuin hieman hitaammissa ja pienemmissä taajuuspudotuksissa. Taajuuden mittaustulos oli aina lähes yhtenevä simulaatio-ohjelmalta saadun mittaustuloksen kanssa. Poikkeuksia aiheutti kuitenkin hyvin alas painunut taajuus, jota Laatuvahti ei pystynyt mittaamaan. Laatuvahdin taajuuden mittauksen alarajaksi tässä työssä havaittiin 48,5 Hz. Tämä ei tosin tuonut taajuusriippuvan sähkölämmityskuorman toimintaan häiriötä, sillä asetuslämpötilan taajuusriippuvuus alkoi 49,9 Hz:stä ja loppui 49,1 Hz:n. Laatuvahdin taajuuden päivitysfrekvenssi (100 ms välein) oli riittävän nopea havaitsemaan kaikki simuloidut viat. RTDS-ohjelmalta saatu taajuuden mittaustulos saa osakseen hivenen kritiikkiä. Ohjelmisto antoi koko ajan hyvin tasaista taajuuden arvoa kuten kuvista 4.5 ja 4.6 voidaan havaita lukuun ottamatta vikatilanteita. Oikeassa verkossa taajuus elää huomattavasti enemmän eikä siten ole täysin simulointitulosten mukainen. Tämä taajuuden erilainen käyttäytyminen havaitaan kuvasta 4.1, johon on kuvattu Laatuvahdin oikeasta sähköverkosta mittaama taajuus. Syy tähän oli se, että RTDS-ohjelmalla oli vaikea simuloida kuormituksen käyttäytymistä muutoin kuin kiinteillä kuormilla. Työn kannalta tämä ei sotkenut tuloksia, sillä Laatuvahti pystyi mittaamaan oikean sähköverkon taajuuden käyttäytymisen lisäksi RTDS:n selvät taajuuden pudotukset. Onkin todennäköistä, että Laatuvahti kykenee mittaamaan todellisessa vikatilanteessa myös taajuuden oikein. Tätä väitettä tukemaan tarvittaisiin kuitenkin oikea verkon vikatilanteen mittaus. Laatuvahdin lämpötilamittaus osoittautui myös toimivan hyvin. Mittaustarkkuus ja päivitysväli 1 s riittivät tähän työhön. Lämpötilamittauksesta havaittiin myös, että lämpötilan käyttäytyminen on verrattain hidasta. Tämä tukee väitettä, jonka mukaan sähkölämpökuorma soveltuu hyvin taajuusriippuvaksi kuormaksi. Normaali kuluttaja ei ehdi huomata lämpötilan laskua vikatilanteen aikana, sillä lämpötilan putoaminen vie aikaa. Taajuusriippuvan sähkölämmityskuorman käyttöönottoon liittyy ongelmia. Näitä ongelmia ovat mm. asennuksen soveltuvuus vanhoihin kohteisiin, laitteen fyysiset mitat sekä laitteesta koituva hinta. Tällaisenaan Laatuvahti ei sovellu vielä käytettäväksi oikeissa kohteissa. Kysessä oli demonstraatiota silmällä pitäen valmistettu laite, joka toimi hyvin demonstraatiossa.
32 Demonstaario antaa mahdollisuuden kehittää taajuusriippuvaa sähkölämmityskuormaa. Demonstraation pohjalta voitaneen nähdä kaksi erilaista näkökantaa kehittää taajuusriippuvuutta kiinteistökohtainen tai laitekohtainen termostaatti. Kiinteistökohtainen säätöjärjestelmä vaatisi lämpötilansäätöä varten käyttöliittymän sekä vaatisi muutoksia sähköasennukseen. Tällainen säätöjärjestelmä tulisi kysymykseen jos se liitetään osaksi kiinteistöautomaatiota. Laitekohtainen taajuusriippuva termostaatti vaatisi mittaus ja kytkentälaitteiston fyysisten mittojen pienentämistä. Laitekohtaisessa termostaatissa voitaneen kuitenkin käyttää Laatuvahdissa käytettyä taajuusmittausta, sillä se havaittiin olevan riittävä säätöön. Laitteen hintaan on syytä kiinnittää huomiota. Itse laitteen hinta ei saa olla liian korkea. Myöskään sähköasennuksiin tehtävät muutokset eivät saa nousta liian kalliiksi eivätkä ne saa olla liian näkyviä. Tämä seikka on otettava huomioon etenkin asennettaessa Laatuvahtia vanhaan rakennukseen. Kilpailukykyisillä hinnoilla on mahdollista saada sähköverkkoyhtiöt kiinnostumaan kyseisestä vaihtoehdosta. Ilmeisesti tämän ominaisuuden lisääminen Laatuvahtiin itsessään ei ole erityisen kallista, mutta sähköasennuksiin tehtävien muutosten hinnoista ei ole vielä tarkkaa tietoa. Asennuksesta aiheutuvista lisäkustannuksista tarvitaan lisää tutkimusta. Sähköverkon tasolla ongelmaksi saattaa kutenkin muodostua taajuudensäätöön osallistuvan sähkölämmityskuorman määrä. Käytössä oleva sähkölämmityskuorma on erittäin voimakkaasti riippuvainen lämpötilasta. Tästä seuraa se, että kesällä ei ole yhtä paljon käytettävissä olevaa säätötehoa kuin mitä talvella on. Ongelmana on myös niin sanottu cold load pick up-ilmiö. Ilmiössä pitäisi pystyä laskemaan kuinka paljon energiaa pitää ladata sähkölämpökuormiin, kun vikatilanteesta ollaan palattu normaaliin käyttötilanteeseen. Sinänsä ilmiö ei ole haitallinen, sillä taajuusriippuvuus antaa aikaa nostaa tuotantoa ja näin säätöön pääsevät mukaan tuotantolaitokset, joiden ylösajo kestää pitempään. Ongelman ratkaisuun tarvittaisiin uusia kuormitusmalleja, jotka pystyisivät määrittelemään kantaverkkotasolla kuinka paljon kuormaa kullakin hetkellä tietyllä taajuuspudotuksella osallistuu taajuuden säätöön ja miten paljon tuotantoa tarvitsee nostaa cold load pick up-ilmiön eliminointiin. Tämä kysymys tarvitsee vielä lisää tutkimusta. Sähkölämmityskuormassa on kuitenkin paljon potentiaalia toimia taajuusriippuvana häiriöreservinä. Sähkölämmitys on noussut suosituimmaksi lämmitysmuodoksi [12, s.5-7], joten tehoa taajuuden säätöön olisi tarjolla. Taajuusriippuvasta sähkölämmityksestä saatavia hyötyjä ovat mm. uudenlainen mahdollisuus hallita häiriötilanteita, mahdollisuus kuormanjoustoon hajautetun uusiutuvan energiatuotannon kanssa, kuormanohjauksen periaatteen päivitys sekä mahdollisuus liittää laitteisto uusiin ja vanhoihin asuntoihin. Suurin etu, jonka taajuusriippuva sähkölämmityskuorma antaa häiriötilanteen hallintaan, on taajuuden ylläpitoon osallistuvien nopeasti reagoivien tuotantolaitosten tarvittavan määrän väheneminen. Kun taajuus putoaa, niin taajuusriippuva sähkölämmityskuorma antaa lisää aikaa nostaa tuotantoa. Tämä voisi mahdollistaa jopa hitaammin käynnistyvien kivihiilivoimaloiden hyötykäytön taajuuden säätöön vikatilanteen jäl- 26
33 keen. Tämä tarkoittaisi, että verkossa ei tarvitsisi ylläpitää nykyistä määrää nopeasti käynnistyvää kaasuvoimaa, mikä taas tuo kustannussäästöjä. Uusiutuvan energiatuotannon kanssa kysyntäjouston merkitys tulee edelleen kasvamaan. Etenkin vaikeasti ennustettavien ja paljon vaihtelevien tuotantomuotojen kuten tuulivoiman ja aurinkoenergian kanssa tarvitaan verkolta kuormajoustoa. Tähän kuormajoustoon taajuusriippuva sähkölämmityskuorma soveltuisi hyvin. Samalla kuormanohjauksen periaate päivittyisi vastaamaan uusia tarpeita. Erityisenä etuna juuri Laatuvahdin tapauksessa on se, että kaikki parametrit ovat helposti muutettavissa paikallisesti tai keskitetysti. Tällöin heräterajat voidaan joissakin kohteissa asettaa jopa tiukemmaksi kuin 49,9 Hz, mikä taas helpottaisi taajuuden normaalitilan ylläpitoa. Tulevaisuuden mahdollisuuksina taajuusriippuvalle kuormanohjauksella voidaan pitää sen liittämistä sähköautoihin. Tällöin lämpötilamittauksen tilalla voisi esimerkiksi olla akun varaustila. Varsinkin kustannusten osalta voidaan olettaa suuria säästöjä, jos autoihin voidaan sarjatuotannolla integroida tämän tyyppinen latausjärjestelmä. Tällöin ongelmaksi edelleenkin muodostuu se, kuinka paljon kullakin hetkellä on käytettävissä taajuuden säätöön osallistuvaa kuormaa. Toinen merkittävä hyöty tulevaisuudessa voidaan nähdä taajuusriippuvan sähkölämmityskuorman toimimisesta sähkön vähittäismarkkinoiden yhteydessä. Tällöin on mahdollista aikaansaada erittäin tehokas kuormanjouston periaate. Sähkönhinta rajoittaisi kuormitusta verkon normaalikäyttötilanteissa ja taajuus tulisi rajoittamaan kulutusta vikatilanteissa. Työ herätti paljon uusia kysymyksiä, joiden selvittämiseen tarvitaan jatkotutkimusta. Tässä työssä käsiteltiin taajuusriippuvaa sähkölämmityskuormaa pitkälti sen teknisen toteutettavuuden kannalta. Taloudellinen viitekehys kyseisten laitteiden kohdalta jäi taka-alalle. Demonstraation tulosten pohjalta voidaan sanoa, että taajuusriippuvan sähkölämmityskuorman konstruointi on jo nyt mahdollista. Kaupallinen tuotanto vaatii vielä oikean kotitalouden sähköasennuksen rakentamisen ja sen toiminnan mittaamisen. Tutkimusta tarvitaan myös vielä kantaverkkotason vaikutuksista. Etenkin käytettävissä olevan kuorman tehon määrä tulisi tietää kullakin hetkellä tietyllä taajuuspudotuksella. Myös muiden käyttöönottoon liittyvien ongelmien selvittäminen vaatii lisää tutkimusta. Tulevaisuuden skenaarioista erityistä kiinnostusta kannattaa kiinnittää sähköautojen käyttöön taajuusriippuvana kuormana. 27
34 28 6. LÄHTEET [1] Fingrid Taajuden ylläpito [WWW]. [viitattu ]. Saatavissa: apito/ [2] Kundur, P Power System Stability and Control. McGraw-Hill, Inc. 979 s. [3] An American National Standard, IEEE guide for abnormal frequency protection for power generating plants, ANSI/IEEE C37, [4] Fingrid Käyttövarmuuden ylläpito [WWW]. [viitattu ]. Saatavissa: den_yllapito/ [5] Short, J. A., Infield, D. G., Freris, L. L Stabilization of Grid Frequency Through Dynamic Demand Control. IEEE Transactions on Power Systems 22, 3, pp [6] Rautiainen, A. Virtuaalivoimalan tarjoamat lisäpalvelut sähköverkon häiriötilanteiden hallintaan. Diplomityö. Tampere Tampereen teknillinen yliopisto, Sähkötekniikan koulutusohjelma, 98 s. [7] DISPOWER Final Public Report. Kassel, Germany ISET e.v, Kassel. 98 s. [8] DISPOWER Development of a Distributed Intelligent Load Controller [9] Fingrid Tehotasapaino luento 2005 [WWW]. [viitattu ]. Saatavissa: /Tehotasapaino%20luento% pdf
Pienjänniteverkon kuorman taajuusriippuvuuden kehittäminen
1 INCA Interactive Customer Gateway Pienjänniteverkon kuorman taajuusriippuvuuden kehittäminen Antti Rautiainen, TTY/ Alustus, Fingrid Helsinki 5.5.2009 Pienjänniteverkon kuorman taajuusriippuvuuden kehittäminen
LisätiedotKäyttötoimikunta Sähköjärjestelmän matalan inertian hallinta
Käyttötoimikunta Sähköjärjestelmän matalan inertian hallinta Miksi voimajärjestelmän inertialla on merkitystä? taajuus häiriö, esim. tuotantolaitoksen irtoaminen sähköverkosta tavanomainen inertia pieni
LisätiedotKysyntäjousto Fingridin näkökulmasta. Tasevastaavailtapäivä 20.11.2014 Helsinki Jonne Jäppinen
Kysyntäjousto Fingridin näkökulmasta Tasevastaavailtapäivä 20.11.2014 Helsinki Jonne Jäppinen 2 Sähköä ei voi varastoida: Tuotannon ja kulutuksen välinen tasapaino on pidettävä yllä joka hetki! Vuorokauden
LisätiedotLiisa Haarla Fingrid Oyj. Muuttuva voimajärjestelmä taajuus ja likeenergia
Liisa Haarla Fingrid Oyj Muuttuva voimajärjestelmä taajuus ja likeenergia Mikä muuttuu? Ilmastopolitiikka, teknologian muutos ja yhteiskäyttöjärjestelmien välinen integraatio aiheuttavat muutoksia: Lämpövoimalaitoksia
LisätiedotVoimajärjestelmän tehotasapainon ylläpito. Vaelluskalafoorumi Kotkassa Erikoisasiantuntija Anders Lundberg Fingrid Oyj
Voimajärjestelmän tehotasapainon ylläpito Vaelluskalafoorumi Kotkassa 4-5.10.2012 Erikoisasiantuntija Anders Lundberg Fingrid Oyj Sähköntuotannon ja kulutuksen välinen tasapaino Fingrid huolehtii Suomen
LisätiedotTuotantorakenteen muutos haaste sähköjärjestelmälle. johtaja Reima Päivinen Käyttövarmuuspäivä
Tuotantorakenteen muutos haaste sähköjärjestelmälle johtaja Reima Päivinen Käyttövarmuuspäivä Tuulivoiman ja aurinkovoiman vaikutukset sähköjärjestelmään sähköä tuotetaan silloin kun tuulee tai paistaa
LisätiedotJoustavuuden lisääminen sähkömarkkinoilla. Sähkömarkkinapäivä 7.4.2014 Jonne Jäppinen, kehityspäällikkö, Fingrid Oyj
Joustavuuden lisääminen sähkömarkkinoilla Sähkömarkkinapäivä 7.4.2014 Jonne Jäppinen, kehityspäällikkö, Fingrid Oyj 74 Tuotannon ja kulutuksen välinen tasapaino on pidettävä yllä joka hetki! Vuorokauden
LisätiedotFingridin varavoimalaitosten käyttö alue- tai jakeluverkkojen tukemiseen. Käyttötoimikunta Kimmo Kuusinen
Fingridin varavoimalaitosten käyttö alue- tai jakeluverkkojen tukemiseen Käyttötoimikunta Kimmo Kuusinen Yleistä Suomen sähköjärjestelmä on mitoitettu yhteispohjoismaisesti sovittujen periaatteiden mukaisesti.
LisätiedotPohjoismaisen sähköjärjestelmän käyttövarmuus
Pohjoismaisen sähköjärjestelmän käyttövarmuus 26.11.2003 Professori Jarmo Partanen Lappeenrannan teknillinen yliopisto 1 Skandinaavinen sähkömarkkina-alue Pohjoismaat on yksi yhteiskäyttöalue: energian
LisätiedotAutomaattisen taajuudenhallintareservin sovellusohje
LIITE 1 1 (6) Automaattisen taajuudenhallintareservin sovellusohje 1 Yleistä Tässä liitteessä on määritetty automaattisen taajuudenhallintareservin (FRR-A) vaatimukset reservinhaltijalle sekä tarvittava
LisätiedotBL20A0400 Sähkömarkkinat. Valtakunnallinen sähkötaseiden hallinta ja selvitys Jarmo Partanen
BL20A0400 Sähkömarkkinat Valtakunnallinen sähkötaseiden hallinta ja selvitys Jarmo Partanen Valtakunnalliset sähkötaseet Kaikille sähkökaupan osapuolille on tärkeää sähköjärjestelmän varma ja taloudellisesti
LisätiedotSÄHKÖN TOIMITUSVARMUUS
SUOMEN ATOMITEKNILLISEN SEURAN VUOSIKOKOUS 21.2.2007 Eero Kokkonen Johtava asiantuntija Fingrid Oyj 1 14.2.2007/EKN Tavallisen kuluttajan kannalta: sähkön toimitusvarmuus = sähköä saa pistorasiasta aina
LisätiedotSuvilahden energiavarasto / Perttu Lahtinen
Suvilahden energiavarasto 24.5.2016 / Perttu Lahtinen Helenin kehitysohjelman tavoitteena on hiilineutraali Helsinki 2050.Tämän saavuttamiseksi kehitämme jatkuvasti uusia teknologioita ja innovaatioita.
LisätiedotSupply jännite: Ei kuormaa Tuuletin Vastus Molemmat DC AC Taajuus/taajuudet
S-108.3020 Elektroniikan häiriökysymykset 1/5 Ryhmän nro: Nimet/op.nro: Tarvittavat mittalaitteet: - Oskilloskooppi - Yleismittari, 2 kpl - Ohjaus- ja etäyksiköt Huom. Arvot mitataan pääasiassa lämmityksen
LisätiedotSähköjärjestelmä antaa raamit voimalaitoksen koolle
Sähköjärjestelmä antaa raamit voimalaitoksen koolle Käyttövarmuuspäivä 2.12.2013 Johtava asiantuntija Liisa Haarla, Fingrid Oy Adjunct professor, Aalto-yliopisto Sisältö 1. Tehon ja taajuuden tasapaino
LisätiedotSESP Simulointiympäristön tarjoamat mahdollisuudet älykkäiden sähköverkkojen tutkimuksessa ja kehittämisessä
SESP Simulointiympäristön tarjoamat mahdollisuudet älykkäiden sähköverkkojen tutkimuksessa ja kehittämisessä Katja Sirviö 30.10.2018 Ympäristö & omavaraisuus -seminaari Vaasa Esityksen sisältö VY:N taustaa
LisätiedotVaravoimakoneiden hyödyntäminen taajuusohjattuna häiriöreservinä ja säätösähkömarkkinoilla
Varavoimakoneiden hyödyntäminen taajuusohjattuna häiriöreservinä ja säätösähkömarkkinoilla Pilottiprojektin loppuraportti julkinen versio 1 Juha Hietaoja Raportin sisältö Pilotin tarkoitus, kesto ja osapuolet
LisätiedotMarkkinatoimikunta. Pohjoismainen Inertia 2 projekti valmistunut, yhteenveto tuloksista
Markkinatoimikunta Pohjoismainen Inertia 2 projekti valmistunut, yhteenveto tuloksista NAGin Inertia 2 projektin tavoitteet Mitigation: Measures to handle future low kinetic energy situations Future kinetic
LisätiedotLiittymissäännöt tuulivoimaloiden liittämiseksi Suomen voimansiirtoverkkoon
FINGRID OYJ Liittymissäännöt tuulivoimaloiden liittämiseksi Suomen voimansiirtoverkkoon 31.3.29 Liittymissäännöt tuulivoimaloiden ja maakohtaiset lisätäsmennykset tuulivoimaloiden liittämiseksi Suomen
LisätiedotSiirtokapasiteetin määrittäminen
1 (5) Siirtokapasiteetin määrittäminen 1 Suomen sähköjärjestelmän siirtokapasiteetit Fingrid antaa sähkömarkkinoiden käyttöön kaiken sen siirtokapasiteetin, joka on mahdollinen sähköjärjestelmän käyttövarmuuden
LisätiedotVesivoiman rooli sähköjärjestelmän tuotannon ja kulutuksen tasapainottamisessa
Muistio 1 (5) Vesivoiman rooli sähköjärjestelmän tuotannon ja kulutuksen tasapainottamisessa 1 Johdanto Sähköjärjestelmässä on jatkuvasti säilytettävä tuotannon ja kulutuksen tasapaino. Sähköjärjestelmän
LisätiedotSmart Generation Solutions
Jukka Tuukkanen, myyntijohtaja, Siemens Osakeyhtiö Smart Generation Solutions Sivu 1 Miksi älykkäiden tuotantosovellusten merkitys kasvaa? Talous: Öljyn hinnan nousu (syrjäseutujen dieselvoimalaitokset)
LisätiedotSähköautot ja muut uudet reservit Suomen Automaatioseuran seminaari
ähköautot ja muut uudet reservit 26.5.2015 uomen Automaatioseuran seminaari isällys arkkinat ja niillä kaupattavat tuotteet yntymässä oleva älyverkko ähköautojen osallistuminen eri markkinoille Latauksen
LisätiedotFinnish Solar Revolution
1 FSR - tavoitteet Varmistaa, että suomalaisilla yrityksillä on käytettävissä tutkimuksen kärkiosaaminen aurinkokennovoiman keskeisistä tulevaisuuden teknologioista ja liiketoiminta-trendeistä. Uusiutuvaan
LisätiedotEnergiantuotannon ja käytön muutosten vaikutukset voimajärjestelmän hallintaan ja kantaverkon kehitystarpeisiin
Energiantuotannon ja käytön muutosten vaikutukset voimajärjestelmän hallintaan ja kantaverkon kehitystarpeisiin Jussi Jyrinsalo Sähkötutkimuspoolin tutkimusseminaari 18.10.2012 Johdanto Toimitusvarmuuden
LisätiedotVerkosto2011, 2.2.2011, Tampere
Verkosto2011, 2.2.2011, Tampere Sähköverkkoliiketoiminnan tavoitetila 2030 Jarmo Partanen, 040-5066564 Jarmo.partanen@lut.fi Perususkomuksia, vuosi 2030 sähkön käyttö kokonaisuutena on lisääntynyt energiatehokkuus
LisätiedotKäyttövarmuuden haasteet tuotannon muuttuessa ja markkinoiden laajetessa Käyttövarmuuspäivä Johtaja Reima Päivinen Fingrid Oyj
Käyttövarmuuden haasteet tuotannon muuttuessa ja markkinoiden laajetessa Käyttövarmuuspäivä Johtaja Fingrid Oyj 2 Käyttövarmuuden haasteet Sähkön riittävyys talvipakkasilla Sähkömarkkinoiden laajeneminen
LisätiedotMarkkinatoimikunta Taajuusohjattujen reservien uudet tekniset vaatimukset
Markkinatoimikunta 12.9.2017 Taajuusohjattujen reservien uudet tekniset vaatimukset 1. Miksi tarvitaan uudet vaatimukset? 2. Millaiset uudet vaatimukset ovat 3. Miten asia etenee jatkossa? Taajuusohjatut
LisätiedotAutomaattisten ali- ja ylitaajuussuojausjärjestelmien
Fingrid Oyj Automaattisten ali- ja ylitaajuussuojausjärjestelmien toteutus Suomessa Järjestelmän varautumissuunnitelma 2 (5) Sisällysluettelo 1 Johdanto... 3 2 Määritelmät... 3 3 Alitaajuudesta tapahtuva
LisätiedotJännitestabiiliushäiriö Suomessa 1992. Liisa Haarla
Jännitestabiiliushäiriö Suomessa 1992 Liisa Haarla Pohjoismainen voimajärjestelmä 1992 Siirtoverkko: Siirtoyhteydet pitkiä, kulutus enimmäkseen etelässä, vesivoimaa pohjoisessa (Suomessa ja Ruotsissa),
LisätiedotVaravoiman asiantuntija. Marko Nurmi
Varavoiman asiantuntija Marko Nurmi kw-set Oy (www.kwset.fi) Sähköverkon varmistaminen Sähköverkon varmistaminen Varmistamistavat UPS Kuorma ei havaitse sähkökatkoa Varmistusaika riippuvainen akkujen mitoituksesta
LisätiedotSähkön käytön ja tuotannon yhteensovittaminen
Sähkön käytön ja tuotannon yhteensovittaminen Matti Lehtonen, 8.10.2015 Rakennusten energiaseminaari Uusiutuvan energian haaste: vaihteleva ja vaikeasti ennustettava tuotantoteho Tuulivoimatuotanto Saksassa
LisätiedotInteraktiivinen asiakasrajapinta ja sen hyödyntäminen energiatehokkuudessa
Interaktiivinen asiakasrajapinta ja sen hyödyntäminen energiatehokkuudessa Samuli Honkapuro Lappeenrannan teknillinen yliopisto Samuli.Honkapuro@lut.fi Tel. +358 400-307 728 1 Vähäpäästöinen yhteiskunta
LisätiedotSähkölämmityksen tulevaisuus
Sähkölämmityksen tulevaisuus Sähkölämmityksen tehostamisohjelma Elvarin päätöstilaisuus 5.10.2015 Pirkko Harsia Yliopettaja, sähköinen talotekniikka Koulutuspäällikkö, talotekniikka 1.10.2015 TAMK 2015/PHa
LisätiedotKriittinen näkemys muuntamoautomaation nykytilasta. Antti Nieminen Verkonkäyttö / Turku Energia Sähköverkot Oy VINPOWER älymuuntamotyöpaja 18.9.
Kriittinen näkemys muuntamoautomaation nykytilasta Verkonkäyttö / Turku Energia Sähköverkot Oy VINPOWER älymuuntamotyöpaja Paikallaan on junnattu jo pitkään Turku Energia Sähköverkot Oy (TESV) ei ole mikään
LisätiedotLämpöä tuulivoimasta ja auringosta. Esa.Eklund@KodinEnergia.fi. Kodin vihreä energia Oy 30.8.2012
Lämpöä tuulivoimasta ja auringosta 30.8.2012 Esa.Eklund@KodinEnergia.fi Kodin vihreä energia Oy Mitä tuulivoimala tekee Tuulivoimala muuttaa tuulessa olevan liikeenergian sähköenergiaksi. Tuulesta saatava
LisätiedotÄlykkäät sähköverkot puuttuuko vielä jotakin? Jukka Tuukkanen. Joulukuu 2010. Siemens Osakeyhtiö
Älykkäät sähköverkot puuttuuko vielä jotakin? Jukka Tuukkanen Smart grid mahdollistaa tulevaisuuden vision toteutumisen Strateginen suunnittelu Mistä aloittaa? Mihin investoida? Mitä teknologioita valita?
LisätiedotReservien ylläpito tulevaisuudessa
1 Reservien ylläpito tulevaisuudessa Käyttötoimikunnan kokous 19.9.2008 2 Reservien ylläpito Suomessa - sopimukset Voimalaitosreservit 2005-2010 Irtikytkettävät kuormat 2005-2015 Molemmat sopimukset ovat
LisätiedotSähkömarkkinoiden murros - Kysynnän jousto osana älykästä sähköverkkoa
Sähkömarkkinoiden murros - Kysynnän jousto osana älykästä sähköverkkoa EL-TRAN 14.02.2017 Prof. Pertti Järventausta Tampereen teknillinen yliopisto 1 Kaksisuuntaisessa, älykkäässä sähköverkossa hyödynnetään
LisätiedotSuomen ilmasto- ja energiastrategia Fingridin näkökulmasta. Toimitusjohtaja Jukka Ruusunen, Fingrid Oyj
Suomen ilmasto- ja energiastrategia Fingridin näkökulmasta Toimitusjohtaja Jukka Ruusunen, Fingrid Oyj Käyttövarmuuspäivä Finlandia-talo 26.11.2008 2 Kantaverkkoyhtiön tehtävät Voimansiirtojärjestelmän
LisätiedotKaksi yleismittaria, tehomittari, mittausalusta 5, muistiinpanot ja oppikirjat. P = U x I
Pynnönen 1/3 SÄHKÖTEKNIIKKA Kurssi: Harjoitustyö : Tehon mittaaminen Pvm : Opiskelija: Tark. Arvio: Tavoite: Välineet: Harjoitustyön tehtyäsi osaat mitata ja arvioida vastukseen jäävän tehohäviön sähköisessä
LisätiedotWebinaari Jari Siltala. Ehdotus merkittävien verkonkäyttäjien nimeämiseksi
Webinaari 23.10.2018 Jari Siltala Ehdotus merkittävien verkonkäyttäjien nimeämiseksi 2 Merkittävien verkonkäyttäjien nimeäminen Jari Siltala Koodi velvoittaa: Jakeluverkkoyhtiöitä Merkittäviä verkonkäyttäjiä:
LisätiedotSuomen sähköjärjestelmän sähköpulatilanteiden hallinta - ohje sidosryhmille
Suomen sähköjärjestelmän sähköpulatilanteiden hallinta - ohje sidosryhmille 1 Yleistä 2 Määritelmät 2 Periaatteet 3 Vastuut sähköpulatilanteissa 4 Toimenpiteet ja valmiustilan nostaminen sähkön tuotanto-
LisätiedotTalotekniikan järjestelmiä. RAK-C3004 Rakentamisen tekniikat 08.10.2015 Jouko Pakanen
Talotekniikan järjestelmiä RAK-C3004 Rakentamisen tekniikat 0 Jouko Pakanen Pientalon energiajärjestelmiä Oilon Home http://oilon.com/media/taloanimaatio.html Sähköinen lattialämmitys (1) Suoraa sähköistä
LisätiedotSäätövoimaa tulevaisuuden sähkömarkkinalle. Klaus Känsälä, VTT & Kalle Hammar, Rejlers Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy
Säätövoimaa tulevaisuuden sähkömarkkinalle Klaus Känsälä, VTT & Kalle Hammar, Rejlers Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy Sähkönjakelu muutoksessa Sähköä käytetään uusilla tavoilla mm. lämpöpumpuissa ja
Lisätiedot5$32577, 1 (8) Kokeen aikana vaihteisto sijaitsi tasalämpöisessä hallissa.
5$32577, 1 (8) 5967(&12/2*
LisätiedotS. Kauppinen / H. Tulomäki
1 (8) Tutkimustyön tausta... 1 Verkon mallinnus... 2 Sähkön laatu saarekekäytössä ja VJV-vaatimukset... 2 Simulaatiot... 2 Simulaatio 1... 2 Simulaatio 2... 4 Simulaatio 3... 4 Simulaatio 4... 5 Simulaatio
LisätiedotSäätösähkömarkkinat uusien haasteiden edessä
1 Säätösähkömarkkinat uusien haasteiden edessä Johtaja Reima Päivinen, Fingrid Oyj Sähkömarkkinapäivä 21.4.2009 2 Mitä on säätösähkö? Vuorokauden sisäiset kulutuksen muutokset Vastuu: Markkinatoimijat
LisätiedotTuulivoiman vaikutukset voimajärjestelmään
1 Tuulivoiman vaikutukset voimajärjestelmään case 2000 MW Jussi Matilainen Verkkopäivä 9.9.2008 2 Esityksen sisältö Tuulivoima maailmalla ja Suomessa Käsitteitä Tuulivoima ja voimajärjestelmän käyttövarmuus
LisätiedotPM10OUT2A-kortti. Ohje
PM10OUT2A-kortti Ohje Dokumentin ID 6903 V3 13.4.2015 Sisällysluettelo Sisällysluettelo... 2 Esittely... 3 Kortti ja rekisterit... 3 Lähtöviestit... 4 Signaalien kytkeminen... 4 Käyttö... 4 Asetusten tekeminen...
LisätiedotNeuvottelukunnan kokous Reima Päivinen. Kantaverkon käyttötoiminnan haasteet
6.6.2018 Neuvottelukunnan kokous Reima Päivinen Kantaverkon käyttötoiminnan haasteet Häiriökeskeytykset liittymispisteissä 1,20 9 1,00 8 7 0,80 6 kpl 0,60 0,40 5 4 3 min 0,20 2 1 0,00 2008 2009 2010 2011
LisätiedotSähköjärjestelmän toiminta viikon 5/2012 huippukulutustilanteessa
Raportti 1 (5) Sähköjärjestelmän toiminta viikon 5/2012 huippukulutustilanteessa 1 Yhteenveto Talven 2011-2012 kulutushuippu saavutettiin 3.2.2012 tunnilla 18-19 jolloin sähkön kulutus oli 14 304 (talven
LisätiedotJohdanto LoM-tarkasteluihin
Johdanto LoM-tarkasteluihin Lauri Kumpulainen Vaasan yliopisto 19.9.2017 LoM-tutkimuskysymyksiä (tutkimussuunnitelmassa) Mitä LoM-menetelmiä on yleisesti käytössä ja mikä on niiden suorituskyky? Miten
LisätiedotSähköjärjestelmän käyttövarmuus & teknologia Käyttövarmuuspäivä 25.11.2014
Sähköjärjestelmän käyttövarmuus & teknologia Käyttövarmuuspäivä 25.11.2014 Jarmo Partanen, professori, Lappeenrannan yliopisto jarmo.partanen@lut.fi +358 40 5066 564 Electricity Market, targets Competitive
LisätiedotREAALIAIKAINEN TIEDONVAIHTO
REAALIAIKAINEN TIEDONVAIHTO Sovellusohje 1 (4) Sisällysluettelo 1 Johdanto... 2 2 Asiakkaalta tarvittavat kantaverkon käyttövarmuuden ylläpitoa koskevat tiedot... 2 3 Fingridin toimittamat tiedot Asiakkaalle...
LisätiedotTaajuusohjattujen reservien ylläpito tulevaisuudessa. Käyttö- ja markkinatoimikunta 10.6.2009 Anders Lundberg
Taajuusohjattujen reservien ylläpito tulevaisuudessa Käyttö- ja markkinatoimikunta 10.6.2009 2 Taustaa Reservien ylläpitovelvoitteet sovittu pohjoismaiden järjestelmävastaavien välisellä käyttösopimuksella.
LisätiedotOPERAATIOVAHVISTIN. Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö. Elektroniikan laboratoriotyö. Työryhmä Selostuksen kirjoitti 11.11.
Oulun seudun ammattikorkeakoulu Tekniikan yksikkö Elektroniikan laboratoriotyö OPERAATIOVAHVISTIN Työryhmä Selostuksen kirjoitti 11.11.008 Kivelä Ari Tauriainen Tommi Tauriainen Tommi 1 TEHTÄVÄ Tutustuimme
LisätiedotLEGO EV3 Datalogging mittauksia
LEGO EV3 Datalogging mittauksia Tehtäväkortit 19.2017 Energiamittari/ Tehtäväkortti / 2017Innokas 1 Ledin palamisajan määrittäminen Generaattorin kytkeminen Kytke generaattori energiamittarin sisääntuloon
LisätiedotAjankohtaiskatsaus. Käyttötoimikunta Reima Päivinen
Ajankohtaiskatsaus Käyttötoimikunta 25.11.2014 Reima Päivinen Suomi on rakenteellisesti tuonnin varassa haaste voimajärjestelmän käyttötoiminnalle 1180 MW 1050 MW 280 MW 390 MW Keskimääräinen kaupallinen
LisätiedotRakennetaan yhdessä kestävämpi huominen. Älykkäillä energiaratkaisuilla uutta liiketoimintaa Rami Aaltonen
Rakennetaan yhdessä kestävämpi huominen Älykkäillä energiaratkaisuilla uutta liiketoimintaa Rami Aaltonen Best product in Southern Finland 2017 Jäspi Älyvaraaja (Jäspi Smart Grid water heater) Jäspi Älyvaraaja
LisätiedotSähköjärjestelmän toiminta talven 2013-2014 kulutushuipputilanteessa
Raportti 1 (5) Sähköjärjestelmän toiminta talven 2013-2014 kulutushuipputilanteessa 1 Yhteenveto Talvi 2013-2014 oli keskimääräistä lämpimämpi. Talven kylmin ajanjakso ajoittui tammikuun puolivälin jälkeen.
LisätiedotReaaliaikainen tiedonvaihto
Fingrid Oyj Reaaliaikainen tiedonvaihto sovellusohje 22.10.2018 Sovellusohje 1 (4) Sisällysluettelo 1 Johdanto... 2 2 Liittyjältä tarvittavat kantaverkon käyttövarmuuden ylläpitoa koskevat tiedot... 2
LisätiedotOikeanlaisten virtapihtien valinta Aloita vastaamalla seuraaviin kysymyksiin löytääksesi oikeantyyppiset virtapihdit haluamaasi käyttökohteeseen.
Oikeanlaisten virtapihtien valinta Aloita vastaamalla seuraaviin kysymyksiin löytääksesi oikeantyyppiset virtapihdit haluamaasi käyttökohteeseen. 1. Tuletko mittaamaan AC tai DC -virtaa? (DC -pihdit luokitellaan
LisätiedotJoni Heikkilä WINTEVE SÄHKÖAUTON TALVITESTIT
Joni Heikkilä C WINTEVE SÄHKÖAUTON TALVITESTIT C, Centria tutkimus ja kehitys - forskning och utveckling, 13 Joni Heikkilä WINTEVE SÄHKÖAUTON TALVITESTIT Centria ammattikorkeakoulu 2013 1 JULKAISIJA: Centria
LisätiedotWintEVE Sähköauton talvitestit
2013 WintEVE Sähköauton talvitestit J.Heikkilä Centria 5/13/2013 1 Sisältö Reitti 1 (42.3km) -2 C -5 C lämpötilassa, 10.1.2013, 14:08:28 14:59:37... 2 Reitti 1 (42.3km) -14 C -17 C lämpötilassa, 11.1.2013,
LisätiedotAuroran CAT-varavoimakoneet paljon vartijoina Nesteellä Sähkönsyötön katketessa varavoimakoneilla ajetaan prosessit turvallisesti alas
Auroran CAT-varavoimakoneet paljon vartijoina Nesteellä Sähkönsyötön katketessa varavoimakoneilla ajetaan prosessit turvallisesti alas Nesteen tuotantolaitokset Porvoossa, Kilpilahden teollisuusalueella
LisätiedotDiplomityö: Kaapeliverkkoon varastoituneen energian vaikutukset kytkentäylijännitteisiin
Diplomityö: Kaapeliverkkoon varastoituneen energian vaikutukset kytkentäylijännitteisiin Aleks Tukiainen, Tampere, 23.11.2018 Työn taustatiedot ja tavoite Työ tehtiin sähköverkkoyhtiö Elenia Oy:lle Verkko-omaisuus
LisätiedotFingrid Oyj. NC ER:n tarkoittamien merkittävien osapuolien nimeäminen ja osapuolilta vaadittavat toimenpiteet
Fingrid Oyj NC ER:n tarkoittamien merkittävien osapuolien nimeäminen ja osapuolilta vaadittavat toimenpiteet Siltala Jari 1 (8) Sisällysluettelo 1 Johdanto... 2 2 Järjestelmän varautumissuunnitelman kannalta
LisätiedotRakennetaan yhdessä kestävämpi huominen. Älyvaraajat tulevat markkinoille, mitä hyötyä käyttäjälle?
Rakennetaan yhdessä kestävämpi huominen Älyvaraajat tulevat markkinoille, mitä hyötyä käyttäjälle? MIKÄ ÄLYVARAAJA? - Älykäs sähköinen käyttövedenlämmitin - Älykäs sähköinen käyttövedenlämmitin 1,1 miljoonasta
LisätiedotDI Energia ja informaa/otekniikan tutkinto ohjelma Kimmo Kauhaniemi Teknillinen /edekunta
DI Energia ja informaa/otekniikan tutkinto ohjelma 29.8.2015 Kimmo Kauhaniemi Teknillinen /edekunta DI opinnoista Arvostettu ja vaativa koulutus Avaa mahdollisuuden moniin eri tehtäviin Vaasan yliopistossa
Lisätiedot- Käyttäjä voi valita halutun sisääntulon signaalin asetusvalikosta (esim. 0 5V, 0 10 V tai 4 20 ma)
LE PSX DIN kisko kiinnitys Ominaisuudet ja edut - Ohjelmoitavissa haluttuihin arvoihin - Itsenäiset säädöt (esim. ramp up & ramp down) - Kirkas 3 numeron LED näyttö - Selkeä rakenne, yksinkertainen käyttää
LisätiedotLaboratorioraportti 3
KON-C3004 Kone-ja rakennustekniikan laboratoriotyöt Laboratorioraportti 3 Laboratorioharjoitus 1B: Ruuvijohde Ryhmä S: Pekka Vartiainen 427971 Jari Villanen 69830F Anssi Petäjä 433978 Mittaustilanne Harjoituksessa
LisätiedotSähköjärjestelmän toiminta talven 2012-2013 huippukulutustilanteessa
Raportti 1 (5) Sähköjärjestelmän toiminta talven 2012-2013 huippukulutustilanteessa 1 Yhteenveto Talven 2012-2013 kulutushuippu saavutettiin 18.1.2013 tunnilla 9-10, jolloin sähkön kulutus oli 14 043 MWh/h
LisätiedotDemand Response of Heating and Ventilation Within Educational Office Buildings
Demand Response of Heating and Ventilation Within Educational Office Buildings Toinen sija kilpailussa: HVAC World Student Competition Kiinteistöjen ja energiajärjestelmien uudet rajapinnat Energiajohtaminen
LisätiedotOur mission is to bring the products, services and the up-to-date knowledge about solar energy to everyone and to boost the solar markets to a new
Solar Arena Our mission is to bring the products, services and the up-to-date knowledge about solar energy to everyone and to boost the solar markets to a new era Solar Arena Mikä? Aurinkoenergian online-markkinointityöväline
LisätiedotKäyttötoimikunta Jyrki Uusitalo. Talven tehotilanne
Käyttötoimikunta 27.11. 2018 Jyrki Uusitalo Talven 2018-2019 tehotilanne Talven 2018-2019 tehotilanne Suomi, kylmä talvipäivä kerran kymmenessä vuodessa 2018/2019 1500 MW Tuotantokyky (sisältää tehoreservin)
LisätiedotEsimerkkejä suomalaisista älyverkkohankkeista1 Kalasatama, Helsinki
Esimerkkejä suomalaisista älyverkkohankkeista1 Kalasatama, Helsinki Markku Hyvärinen Helen Sähköverkko Oy Sähkötutkimuspoolin tutkimusseminaari 7.10.2010 Kuva: Adactive Ltd / Jari Lantiainen Älyverkon
LisätiedotINCA - INteractive Customer gateway - Interaktiivinen asiakasliityntä ja sen hyödyntäminen sähköjärjestelmän hallinnassa ja energiatehokkuuteen
INCA - INteractive Customer gateway - Interaktiivinen asiakasliityntä ja sen hyödyntäminen sähköjärjestelmän hallinnassa ja energiatehokkuuteen kannustavissa palveluissa INCA tutkimusprojekti - yleistä
LisätiedotEQL sähkön laadun hallinta sähkönjakeluverkoille
EQL sähkön laadun hallinta sähkönjakeluverkoille Seppo Vehviläinen Tekninen johtaja, MX Electrix Oy seppo.vehvilainen@electrix.fi puh. +358 3 5784847 gsm, +358 405 797844 www.electrix.fi Anssi Seppälä
LisätiedotBL20A0400 Sähkömarkkinat. Valtakunnallinen sähkötaseiden hallinta ja selvitys Jarmo Partanen
BL20A0400 Sähkömarkkinat Valtakunnallinen sähkötaseiden hallinta ja selvitys Jarmo Partanen Valtakunnalliset sähkötaseet Kaikille sähkökaupan osapuolille on tärkeää sähköjärjestelmän varma ja taloudellisesti
LisätiedotFingrid Oyj. Käyttötoiminnan tiedonvaihdon laajuus
Fingrid Oyj Käyttötoiminnan tiedonvaihdon laajuus 1 (6) Sisällysluettelo 1 Yleistä... 2 2 Tarkkailualue... 2 2.1 Soveltaminen... 2 2.2 Tarkkailualue Fingridin Vastuualueella... 3 3 Sähköverkoista Fingridille
LisätiedotFingrid Oyj. Järjestelmän varautumissuunnitelma
Fingrid Oyj Järjestelmän varautumissuunnitelma Siltala Jari SUUNNITELMA 1 (11) Sisällysluettelo 1 Johdanto... 2 2 Määritelmät... 2 3 Periaatteet... 2 4 Järjestelmän varautumissuunnitelman rakenne... 2
LisätiedotArto Pahkin Käyttötoimikunta Käyttötoiminnan tietojenvaihto asiakkaan ja Fingridin välillä
Arto Pahkin Käyttötoimikunta 21.6.2016 Käyttötoiminnan tietojenvaihto asiakkaan ja Fingridin välillä Esityksen sisältö 1. Kantaverkkosopimus ja kantaverkkopalveluehdot 2. Siirtokeskeytykset 3. Järjestelmien
LisätiedotAuringosta sähkövoimaa KERAVAN ENERGIA & AURINKOSÄHKÖ. Keravan omakotiyhdistys Osmo Auvinen
Auringosta sähkövoimaa KERAVAN ENERGIA & AURINKOSÄHKÖ Keravan omakotiyhdistys 26.4.2017 Osmo Auvinen osmo.auvinen@keoy.fi Keravan Energia Oy, emoyhtiö Keravan kaupunki 96,5 % Sipoon kunta 3,5 % Etelä-Suomen
LisätiedotS Sähkön jakelu ja markkinat S Electricity Distribution and Markets
S-18.3153 Sähkön jakelu ja markkinat S-18.3154 Electricity Distribution and Markets Voltage Sag 1) Kolmivaiheinen vastukseton oikosulku tapahtuu 20 kv lähdöllä etäisyydellä 1 km, 3 km, 5 km, 8 km, 10 km
LisätiedotYhteenveto varttitase kyselyn vastauksista. Ville Väre
Yhteenveto varttitase kyselyn vastauksista Ville Väre 20.3.2018 Tasehallinnan suuntaviivat (EU 2017/2195) 62 art 8.Asianomaisen sääntelyviranomaisen on poikkeuspyyntöä arvioidessaan tai ennen kuin se myöntää
LisätiedotKatsaus käyttötoimintaan. Neuvottelukunta Reima Päivinen Fingrid Oyj
Katsaus käyttötoimintaan Neuvottelukunta 4.6.2015 Reima Päivinen Fingrid Oyj Esityksen sisältö 1. Toimintaympäristö 2. Käyttötilanne ja häiriöt 3. Tehon riittävyys 4. Järjestelmäreservit 5. Voimajärjestelmän
LisätiedotENERGIAMURROS. Lyhyt katsaus energiatulevaisuuteen. Olli Pyrhönen LUT ENERGIA
ENERGIAMURROS Lyhyt katsaus energiatulevaisuuteen Olli Pyrhönen LUT ENERGIA ESITTELY Sähkötekniikan diplomi-insinööri, LUT 1990 - Vaihto-opiskelijana Aachenin teknillisessä korkeakoulussa 1988-1989 - Diplomityö
LisätiedotReima Päivinen Neuvottelukunta Katsaus käyttötoimintaan
Reima Päivinen Neuvottelukunta 8.6.2016 Katsaus käyttötoimintaan Esityksen sisältö 1. Toimintaympäristö 2. Käyttötilanne ja häiriöt 3. Tehon riittävyys 4. Järjestelmäreservit 5. Voimajärjestelmän inertia
LisätiedotKuluttajien käyttäytymiseen vaikuttaminen: Case sähkön kulutuskokeilu. Uusiutuvan energian ajankohtaispäivä Ylitarkastaja Mervi Suni
Kuluttajien käyttäytymiseen vaikuttaminen: Case sähkön kulutuskokeilu Uusiutuvan energian ajankohtaispäivä 23.1.2018 Ylitarkastaja Mervi Suni Sisältö o Kokeilun lähtökohdat o Kuluttajien kysyntäjouston
LisätiedotSähkönjakeluverkon hallinnan arkkitehtuuri. Sami Repo
Sähkönjakeluverkon hallinnan arkkitehtuuri Sami Repo Miksi? Energiansäästö Muut lämmitysmuodot korvautuvat lämpöpumpuilla Nollaenergiarakentaminen (ZEB) Sähköautot Lämmityskuormien ohjaaminen hinnan perusteella
LisätiedotASENNUSOHJE. DIN-kiskoon asennettava kaksoistermostaatti ETR/F 1447
ASENNUSOHJE DIN-kiskoon asennettava kaksoistermostaatti ETR/F 1447 KÄYTTÖKOHTEET Sulanapidon ohjaus ETR/F 1447 termostaattia käytetään esimerkiksi ulkoalueiden ja vesikourujen sulanapidon ohjaukseen. Termostaatti
LisätiedotVOIMALAITOSTEKNIIKKA MAMK YAMK Tuomo Pimiä
VOIMALAITOSTEKNIIKKA 2016 MAMK YAMK Tuomo Pimiä Voimalaitoksen säätötehtävät Voimalaitoksen säätötehtävät voidaan jakaa kolmeen toiminnalliseen : Stabilointitaso: paikalliset toimilaiteet ja säätimet Koordinointitaso:
LisätiedotSähköjärjestelmän vakavien häiriöiden selvittämisen yleisohje
FINGRID-YHTIÖT YLEISOHJE 1(6) Reijo Huhta 29.6.2004 Korvaa 25.9.2001 päivätyn samannimisen ohjeen. Sähköjärjestelmän vakavien häiriöiden selvittämisen yleisohje Sisällysluettelo 1 YLEISTÄ... 2 2 SOVELTAMISALA...
LisätiedotSuunnittelee ja valmistaa itseseisovia putki ja ristikkomastoja pientuulivoimaloille 1 250 kw
PORI YLIOPISTOKESKUS 21.9.2010 Esa Salokorpi Cell +358 50 1241 esa@nac.fi Oy Nordic AC Ltd Suunnittelee ja valmistaa itseseisovia putki ja ristikkomastoja pientuulivoimaloille 1 250 kw Modulaarinen rakenne
LisätiedotKiinteistötekniikkaratkaisut
Kiinteistötekniikkaratkaisut SmartFinn AUTOMAATIO SmartFinn Automaatio on aidosti helppokäyttöinen järjestelmä, joka tarjoaa kaikki automaatiotoiminnot yhden yhteisen käyttöliittymän kautta. Kattavat asuntokohtaiset
LisätiedotTaajuuden vakautusreservien (FCR) teknisten vaatimusten todentaminen ja hyväksyttämisprosessi
Fingrid Oyj Taajuuden vakautusreservien (FCR) teknisten vaatimusten todentaminen ja hyväksyttämisprosessi 1 (16) Sisällysluettelo 1 Johdanto... 2 2 Reservikohteen hyväksyttäminen... 2 2.1 Hyväksyttämisprosessi...
LisätiedotFYS206/5 Vaihtovirtakomponentit
FYS206/5 Vaihtovirtakomponentit Tässä työssä pyritään syventämään vaihtovirtakomponentteihin liittyviä käsitteitä. Tunnetusti esimerkiksi käsitteet impedanssi, reaktanssi ja vaihesiirto ovat aina hyvin
LisätiedotPynnönen SIVU 1 KURSSI: Opiskelija Tark. Arvio
Pynnönen SIVU 1 ELEKTRONIIKKA & SÄHKÖOPPI SÄHKÖTEHO JA LÄMPÖ KURSSI: pvm Opiskelija Tark. Arvio Työ tavoite Opiskelija osaa arvioida sähkötehon tai oikeammin sähköenergian lämmittävän vaikutuksen komponenttiin/komponentteihin
Lisätiedot