Sähkömarkkinoiden simulointiohjelman hyödyntäminen sähkötehon riittävyyden analysoinnissa

Transkriptio

1 Sähkömarkkinoiden simulointiohjelman hyödyntäminen sähkötehon riittävyyden analysoinnissa

2 Esityksen rakenne Tausta Tutkimuksen tavoite Sähkötehon riittävyyden analysointimenetelmä Case study: Sähkötehon riittävyyden kehitys Suomessa Case study: Rajasiirto-investointi Johtopäätökset Yhteenveto

3 Tausta ja tavoite 3

4 Riittääkö Suomessa sähköä? 4

5 Tutkimuksen tavoite Kehittää todennäköisyyspohjainen menetelmä, jolla voidaan arvioida sähkötehon riittävyyttä Itämeren alueella Osatavoitteita: Työkalun luominen, jolla voidaan mallintaa voimalaitosten ja siirtoyhteyksien satunnaisia vikaantumisia Menetelmää voidaan käyttää hyväksi voimajärjestelmän pitkän aikavälin suunnittelussa 5

6 Sähkötehon riittävyyden analysointimenetelmä Pääkäsitteet Menetelmän kuvaus 6

7 Sähkötehon riittävyys = Voimajärjestelmän kyky syöttää kuormille niiden tarvitsema teho ja energia kaikkina aikoina, kun otetaan huomioon suunnitellut ja suunnittelemattomat keskeytykset -Elovaara & Haarla (2011)

8 Sähkötehon riittävyyden analysointimenetelmä Monte Carlo simulointiin pohjautuva menetelmä Numeerisen mallintamisen menetelmä, jossa hyödynnetään todennäköisyyslaskentaa ja tilastotiedettä Menetelmä sopii erityisen hyvin moniulotteisille ongelmille, joiden lähtötietojen tiedetään olevan epätarkkoja. 459 kronologista Monte Carlo simulaatiovuotta tuntitasolla -> yli 4 miljoonaa tuntia Tuulivoiman, vesivoiman, kulutuksen ja CHP:n mallinnus perustuu historiallisiin säätietoihin vuosilta Voimalaitosten ja siirtoyhteyksien vikaantumiset mallinnettu työssä luodulla todennäköisyyspohjaisella työkalulla 8

9 Monte Carlo -simulaatio Simuloitu vuosi 20xx 51 säävuotta ( ) Tuulivoima, vesivoima, kulutus, CHP Säävuosi 1962 Säävuosi käytettävyysprofiilivuotta voimalaitoksille Voimalaitos profiilit 1 Voimalaitos profiilit 2... Voimalaitos profiilit käytettävyysprofiilivuotta siirtoyhteyksille Siirtoyhteys profiilit 32 Siirtoyhteys profiilit Siirtoyhteys profiilit

10 Riittävyysindeksit Lyhenne Kuvaus Yksikkö Selitys ENS Energy Not Served MWh/vuosi Tehovajeesta johtuva energiamäärä vuodessa, joka jää toimittamatta LOLE Loss of Load Expectancy h/vuosi Tuntien määrä vuodessa, jolloin havaitaan tehovaje Remaining Capacity - MW Tehomarginaali Tässä työssä tehovajeella tarkoitetaan sitä, että day-ahead markkinoilla ei riitä tuotanto- ja siirtokapasiteettia kattamaan kulutusta. 10 -ENTSO-E SOAF (2015)

11 Case studyt Suomen sähkötehon riittävyyden kehitys Rajakapasiteetti-investoinnin vaikutus sähkötehon riittävyyteen 11

12 Case study oletukset Oletukset Tuulivoimakapasiteetti kasvaa Suomessa ja naapurimaissa Lämpövoimakapasiteetti vähenee Suomessa ja naapurimaissa Konservatiiviset oletukset: Ei huomioitu... Laskentatilanne Tarkasteltiin sähkötehon riittävyyden indeksejä: LOLE, ENS, minimum remaining capacity Kaikki laskentatilanteet simuloitiin BID simulointiohjelmalla. kysynnän jouston lisääntymistä siirtokapasiteettia Venäjältä Suomeen Käyttötunnilla tehtäviä toimenpiteitä (dayahead markkinan näkökulma) Tehoreserviä vuoden 2023 tilanteessa (ei voimassaolevaa päätöstä) 12

13 Case study Suomen sähkötehon riittävyyden kehitys

14 Sähkötehon riittävyyden kehitys Suomessa Tehtiin 459 Monte Carlo -simulaatiota erikseen vuosille 2014, 2017 ja 2023 Tulokset Kuvaajassa keskiarvo Monte Carlo - simulaation tuloksista Laskentatilanteen tulosten mukaan sähkötehon riittävyys huononee, kun Itämeren alueelta vähenee lämpövoimakapasiteettia ja samanaikaisesti huippukulutus kasvaa 14

15 Sähkötehon riittävyyden kehitys Suomessa Remaining capacity pysyvyyskäyrä 15

16 Sähkötehon riittävyyden kehitys Suomessa LOLE pysyvyyskäyrä ENS pysyvyyskäyrä 16

17 Case study Rajakapasiteetti-investoinnin vaikutus sähkötehon riittävyyteen 17

18 Rajakapasiteetti-investoinnin vaikutus sähkötehon riittävyyteen Lasketaan 2023 kahdella skenaariolla: Oletus: Ruotsissa ydinvoiman sulkeminen rajoittuu ilmoitettuihin neljään yksikköön 1. Skenaario REF Perustilanne 2. Skenaario PINT Lisätään SE1 -> FI rajakapasiteettia 800 MW:lla Lisärajakapasiteetin vaikutus sähkötehon riittävyyteen 18

19 Rajakapasiteetti-investoinnin vaikutus sähkötehon riittävyyteen 2023 Menetelmällä voi arvioida rajasiirtoyhteyksien hyötyjä tehon riittävyyden näkökulmasta 19

20 Johtopäätökset ja yhteenveto 20

21 Johtopäätökset Työssä kehitelty menetelmä näyttää tuottavan järkeviä tuloksia tarkasteltaessa Itämeren alueen sähkömarkkinoita Sähkötehon riittävyys heikkenee Suomessa vuosina johtuen lämpövoimakapasiteetin vähenemisestä Itämeren alueella Rajakapasiteetin lisääminen Pohjois-Ruotsista Suomeen parantaisi selkeästi Suomen sähkötehon riittävyyttä Menetelmää voidaan soveltaa eri tavoilla pitkän aikavälin suunnittelussa. 21

22 Lisätutkimuksen kohteet Tässä tutkimuksessa ei huomioitu yksiköitä, joilla on lyhytaikainen varastointikyky tai kulutuksen joustoa Kysynnän jousto, akut yms. voivat parantaa sähkötehon riittävyyttä tulevaisuudessa Miten nämä yksiköt vaikuttavat sähkötehon riittävyyteen ja miten niitä voidaan parhaiten mallintaa 22

23 Kiitos! Fingrid Oyj Läkkisepäntie Helsinki PL 530, Helsinki Puh Fax