Myrskyvarman jakeluverkon haasteet Prof. Jarmo Partanen

Transkriptio

1 Myrskyvarman jakeluverkon haasteet Prof. Jarmo Partanen

2 Myrskyvarman verkon toteuttamisen haasteita Merkittävän suuri osa sähkönjakeluverkosta uusitaan nopeutetussa aikataulussa. Suuri osa uudesta verkosta toteutetaan maakaapelointina. Haasteita (riskejä): Lyhyen (v. 2019, 50 %) ja pitkän aikavälin (v. 2028, 100%) tavoitteiden yhteensovittaminen (ajoitus, tekniikka) Uusien verkkoratkaisujen kehitysnopeus (mikroverkot, paikallistuotanto, varastointi) ja mahdollinen hyödyntäminen 2020-luvulla Kuormitusten ennustaminen, mikä on tehon ja energian rooli v Pitkäaikainen tasapoistoja suurempien investointien rahoittaminen Kaapeliverkon luotettavuus haja-asutusalueiden asennusolosuhteissa Kaapeloinnin hintakehitys Ilmajohto- ja kaapeliverkkojen muodostamien sekaverkkojen operointi; suojaus ja käyttövarmuuden maksimointi

3 Uudet teknologiat Kysynnän jousto, markkinakelpoisuus, a LVDC tekniikka, 2-5 a Kaapelointitekniikan kehittyminen, 0 10 a Energiavarastot ja niiden hyödyntäminen, 5-10 a Sähköautojen vaikutukset sähkönjakeluun, 5-10 a Hajautettu tuotanto, 1-5 a, 5-10 a Lähde: LUT

4 Sähkön käyttö ja verkossa siirrettävä teho ja energia Teho E. A. sähkönkäyttökojeiden ( esim. LED-lamput) energiatehokkuus B. sähkönkäyttökojeiden määrä K. A. D1. C. Haasteellinen verkkoyhtiölle I. B. D3. D2. F. Energia C. energiansäästö elämän asenteena D 1. lämpöpumput sähkölämmityskohteessa D 2. lämpöpumput muissa kuin sähkölämmityskohteissa D 3. sähkön käyttö muulla tavoin lämmityksessä E. sähköautot ; ohjaamaton lataus F. sähköautot ; älykäs lataus Myönteisiä H. vaikutuksia verkkoyhtiölle G. asiakkaan energiavarastot J. G. H. kuorman ohjaus myyjän/aggregaattorin toimesta I. kuorman ohjaus asiakkaan toimesta J. kuorman ohjaus verkkoyhtiön toimesta K. asiakkaiden oma sähkön Electricity Energy Environment Mechanical tuotanto Engineering Lähde: Partanen et al. Jakeluverkkoyhtiöiden tariffirakenteiden kehitysmahdollisuudet

5 Smart Grid & Customer Gateway; Demand response Market players; TSO, DSO, supplier, aggregator Information systems Grid Active monitoring, optimisation and control of energy use and power flows Action signals based on optimization against different targets of system players Energy storage In Finland every customer has an AMR-meter and communication chanel Loads; controllable, non-controllable Generation Solar, wind, fuel cell, biogas 5

6 LVDC Distribution System Field Test Site days in real life 750 VDC underground cable Local communications network ADSL/3G internet connection CEI 3 DC AC Rectifying substation with directly connected converterless BESS AC DC DC AC CEI 2 CEI 1 DC AC Control of power taken/supplied from/to mv-network, µgrid operation 6

7 Unit cost /km or /pcs Kaapeloinnin investointikustannus Maakaapeloinnin kustannusten trendi on laskeva OHL: Pole mounted substation (+3.6 %/a) Lähde: Energiavirasto Year

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

9 Sähkönjakeluverkon investointien rahoitus Toimitusvarmuusvaatimusten täyttäminen; Toimitusvarmuusvaatimusten täyttäminen edellyttää useissa verkkoyhtiöissä investointitasoja, jotka ovat regulaatiomallin tasapoistoja selvästi suurempia (jopa 200 %) vuodesta toiseen (ei kertaluonteisesti) Edellä oleva johtaa pääomarahoitukseen (oma ja/tai vieras) Oman pääoman jatkuvan sijoittamisen haaste on erittäin pitkä negatiivinen kassavirta, joka kääntyy positiiviseksi vasta investointijakson päätyttyä vuoden aikajänteellä IRR pääsääntöisesti erittäin matala tai negatiivinen. Vieraan pääoman käytöön liittyvä haaste on lainan lyhennysten ja regulaatiomallin tuottaman kassavirran (tasapoistot) kohtaamattomuus, lyhennykset (10 a) suurempia kuin tasapoisto (40 a). Tämä johtaa velan kasvuun, uutta velkaa velan lyhennyksiin. Edellä oleva voi johtaa verkkoyhtiön talouden kriisiytymiseen.

10 Sähkönjakeluverkon investointien rahoitus, regulaatiomalli Jatkuva tasapoistoja suurempi investointitaso edellyttää mittavaa vieraan ja/tai oman pääoman käyttöä investointien rahoittamisessa. Energiavirasto on esittänyt, että mittavatkin investoinnit voidaan hoitaa ilman kohtuuttoman suurta velkaantumista, kun WACC-korossa 4.valvontajaksolla tapahtuva muutoksen lisäys kohtuullisessa tuotossa ohjataan investointeihin. WACC-koron keskiarvo (verojen jälkeen) vuosilta on 4,51 %. Onko tämä taso, jonka ylittävä osuus oletetaan ohjattavan investointeihin ka WACC, % 4,73 5,29 5,65 5,78 5,26 4,45 4,58 3,19 3,03 3,12 4,508

11 Sähkönjakeluverkon investointien rahoitus Alla on kuvattu valtion 10 vuoden lainan korko vuosina sekä Energiaviraston mukainen estimaatti koron kehityksestä. Vuodesta 2025 eteenpäin 10 keskiarvon sijasta korkona käytetään edellisen vuoden huhtisyyskuun keskiarvoa (2,41 %) sen ollessa suurempi kuin 10 a vuoden keskiarvo. 10 a keskiarvo 2,79 % 2,46 % a korko 3,85 % 3,78 % 4,39 % 4,30 % 3,74 % 3,00 % 3,00 % 1,89 % 1,86 % 1,44 % 0,50 % 0,50 % 1,00 % 10 a keskiarvo 2,79 % 2,46 % 2,12 % 1,79 % 1,52 % 1,32 % 1,12 % 1,03 % 0,94 % 2,41 % 2,41 % a korko WACC 0,50 % 1,00 % 1,00 % 1,00 % 1,00 % 1,00 % 1,00 % 1,00 % 1,00 % 2,41 % 2,41 % 5,42 % 5,12 % 4,81 % 4,51 % 4,26 % 4,08 % 3,90 % 3,82 % 3,74 % 5,07 % 5,07 % Seuraavissa laskelmissa on käytetty seuraavaa oletusta; kun vuosina WACC korko on suurempi kuin vuosien keskimääräinen WACC-luku (4,51 %), käytetään tämän erotuksen mukainen määrä kohtuullisesta tuotosta investointeihin. Muussa tapauksessa tuotto tuloutetaan omistajille.

12 Sähkönjakeluverkon investointien rahoitus 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0, Liikevaihto investoinnit Tuotto Velka Tasapoisto Kassavirta Taloudellisten tunnuslukujen kehittyminen, kun investoinnit ovat vuosina 0-15 a kaksinkertaiset alkuhetken tasapoistoihin verrattuna ja alkuhetken tasapoistojen tasolla vuosina Vieraan pääoman määrä on maksimissaan 254 % suhteessa liikevaihtoon.

13 Sähkönjakeluverkon investointien rahoitus 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0, Liikevaihto investoinnit Tuotto Velka Tasapoisto Kassavirta Taloudellisten tunnuslukujen kehittyminen, kun investoinnit ovat vuosina 0-23 a 165 % alkuhetken tasapoistoihin verrattuna ja alkuhetken tasapoistojen tasolla vuosina Vieraan pääoman määrä on maksimissaan 190 % suhteessa liikevaihtoon.

14 Smart Grid & Customer Gateway at Lappeenranta University of Technology

15 Winner of the International Sustainable Campus Network (ISCN) Excellence Award, 2013 Creating the future with green technology and business Lappeenranta University of Technology (LUT)