BL20A0400 Sähkömarkkinat. Kuormat ja kuormitusennusteet Jarmo Partanen



Samankaltaiset tiedostot
BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi

Storages in energy systems

BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka

skijännitekojeistot ENERGIAA AURINGOSTA ium Voltage Power Distribution Equipment

Älykkään sähköverkon mahdollisuudet energiatehokkuuden parantamiseksi

BL20A0400 Sähkömarkkinat. Sähkön siirron hinnoitteluperusteet Jarmo Partanen

Sähköjärjestelmän käyttövarmuus & teknologia Käyttövarmuuspäivä

ALUEELLISEN SÄHKÖKUORMAN ENNUSTAMISEN KEHITTÄMINEN

Smart Grid. Prof. Jarmo Partanen LUT Energy Electricity Energy Environment

KAUKOLÄMPÖ. Hinnoittelurakenteen muutoksen esimerkkejä kiinteistöissä.

BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka

Väestöarvion laadinta ja väestötietojen hyödyntäminen Jyväskylässä

Myrskyvarman jakeluverkon haasteet Prof. Jarmo Partanen

Biokaasulaitosten tukijärjestelmät Suomessa. Fredrik Åkerlund, Motiva Oy

LUT Energy Systems Electricity Energy Environment Mechanical Engineering

Sähköautojen ja plug-in hybridien vaikutukset sähköverkkoihin. Antti Mutanen TTY / Sähköenergiatekniikka

4 SÄHKÖVERKKOJEN LASKENTAA

Sähkömarkkinat - opetusmoniste

HUIPPUTEHON ARVIOINTI

IT-ratkaisut sähkömarkkinoilla: Restricted Siemens AG 2013 All rights reserved.

Tuulivoima. Energiaomavaraisuusiltapäivä Katja Hynynen

Interaktiivinen asiakasrajapinta ja sen hyödyntäminen energiatehokkuudessa

Energiavuosi Energiateollisuus ry Merja Tanner-Faarinen päivitetty:

Kestävään alue- ja yhdyskuntasuunnitteluun

Energia-alan kehitys vs. Parisiin sopimus vs. Suomen energia- ja ilmastostrategia 2030

KNX Partnerpäivä Tervetuloa. Johan Stigzelius KNX Finland ry

Toimisto (5) HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

Luku 4 Sähkön kilpailutus

Akuston mitoitus kulutusjouston ja varavoiman näkökulmasta Battery storage energy in household application

TOIMITILOJEN ENERGIATEHOKKUUSTOIMINNAN KÄRJET - TETS-YHDYSHENKILÖPÄIVÄ. Case Toimistorakennus Pitäjänmäellä Case Kauppakeskus Myyrmanni

ABB Oy Domestic Sales Harri Liukku Aurinkosähköjärjestelmät Kytkennät

Kestävä energiatalous matkailussa

EVE-seminaari

Vähäpäästöinen luotettava ja kustannustehokas sähköjärjestelmä? Prof. Jarmo Partanen

Sähkönjakeluverkkojen kehittäminen, yleissuunnitelman laatiminen, esimerkkejä Syksy 2010 Jarmo Partanen

Verkosto2011, , Tampere

Sähkömarkkinat - opetusmoniste

BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka

BL20A0700 SÄHKÖVERKKOTEKNIIKAN PERUSKURSSI 4 op, 1 per.

Vuoden 2012 energiamääräysten mukainen perinnetalo. Avanto arkkitehdit

Nuorten tulevaisuuskuvat ja maaseutu osaamisen näkökulmasta

Jakeluverkon tariffirakenteen kehittäminen Loppuseminaari Vantaa Kimmo Lummi TTY, Sähköenergiatekniikan laboratorio

Asuinkerrostalojen energiaremontointi ja kustannusoptimaaliset päästövähennykset Janne Hirvonen Juha Jokisalo, Juhani Heljo, Risto Kosonen

Aurinkolämmön mahdollisuudet

Maailman hiilidioksidipäästöt fossiilisista polttoaineista ja ennuste vuoteen 2020 (miljardia tonnia)

Kiinteistöjen lämmitystapamuutosselvitykset

EU:n aluetukien ja energiatukien hyödyntäminen Suomessa

Katri Vala heating and cooling plant - Eco-efficient production of district heating and cooling

Väestön määrä Aviapoliksen suuralueella (1.1.) ja ennuste vuosille

Muuta sähköverkkotoimintaa koskevien tunnuslukujen ohjeet

Vuoden 2012 energiamääräysten mukainen perinnetalo. Arkkitehtitoimisto A-konsultit Oy

Vertailu pientalon liittymän mitoituksen ohjeista

ilmastofiksulle liiketoiminnalle ja uudenlaisille kumppanuuksille

Aurinkoenergia Suomessa

Rakennusten energiatehokkuus 2.0

Kotien aurinkosähkö nyt kovassa kasvussa Uudellamaalla jo yli 260 voimalaa

Erkki Antila Teknillinen tiedekunta

ENERGIANKULUTUKSELTAAN HIILIDIOKSIPÄÄSTÖTÖN RAKENNUS LÄMPÖPUMPPU ON KANNATTAVA VAIHTOEHTO SEN TOTEUTTAMISEEN Jussi Hirvonen

Sähkö ja kilpailukyky kolme näkökulmaa

Energiatehokkuus yhdyskuntanäkökulmasta. Tutkimusprofessori Miimu Airaksinen

Lähienergian Kokonaisratkaisuja. Villähteen energiaratkaisu. One1 Oy Mika Kallio

Näkökulmia energia- ja ilmastostrategiaan

Kysyntäjousto mahdollisuudet myyntiyhtiöille - vaikutukset verkkoyhtiöille

BL20A0400 Sähkömarkkinat. Valtakunnallinen sähkötaseiden hallinta ja selvitys Jarmo Partanen

Energiaratkaisut suhteessa alueellisiin kestävyystavoitteisiin. Energiaseminaari Juha Viholainen

ENERGIANSÄÄSTÖLAMPPUJEN VAIKUTUKSET PIENJÄNNITTEISEN SÄHKÖNJAKELUVERKON KUORMITUKSEEN JA HÄVIÖIHIN

Keski Suomen energiatase Keski Suomen Energiatoimisto

Vuoden 2012 energiamääräysten mukainen perinnetalo. Kirsti Sivén & Asko Takala Arkkitehdit Oy

Suomalaista aurinko- osaamista kansainvälisillä markkinoilla Jouko Häyrynen Chairman

Lämpöpumppuratkaisuja TALOTEKNIIKKASEMINAARI VASEK ja Kestävä rakentaminen ja energiatehokkuus Vaasan seudulla. Mikko Pieskä, Merinova

Tulevaisuuden puupolttoainemarkkinat

VEMALA paineiden arvioinnissa. Markus Huttunen, SYKE

ROVANIEMEN VERKKO OY:N SÄHKÖASEMIEN KUORMITUSENNUSTE VUOSILLE

Fortumin johtoryhmä

Vision of the Power System 2035

BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi

Paikallinen ja palveleva kumppani jo vuodesta Tapamme toimia. Leppäkosken Sähkö Oy. Arvomme. Tarjoamme kestäviä energiaratkaisuja asiakkaidemme

Parisiin sopimus vs. Suomen energia- ja ilmastostrategia 2030

Kalasataman keskijänniteverkon automaatioratkaisut


KIMMO LUMMI SÄHKÖN SIIRTOHINNOITTELU JA KUORMITUSMALLIEN KÄYT- TÖ TARIFFISUUNNITTELUSSA

BL20A1200 Tuuli- ja aurinkoenergiateknologia ja liiketoiminta

Aurinko lämmittää Kotitalouksia ja energiantuottajia Keski-Suomen Energiapäivä

METSÄHAKKEEN KÄYTÖN RAKENNE SUOMESSA

20 kv Keskijänniteavojohdon kapasiteetti määräytyy pitkien etäisyyksien takia tavallisimmin jännitteenaleneman mukaan:

Isla Artica. Isla Venus

Tekes Energian varastointi -tilaisuus Siemens Osakeyhtiö. Julkinen Siemens Osakeyhtiö 2016

AuLi-Helen Sähköisen liikenteen tulevaisuus; Sähköbusseja, energiavarastoja ja älyliikennettä. Kurt Dunderfelt. Siemens Osakeyhtiö, 2012

LÄMPÖYRITTÄJÄ 2014 KILPAILUN KYSYMYSLOMAKE

Rakennusteollisuuden suhdanteet syksy Rakennusteollisuus RT ry

511 Hepola Asuntoalueen kehitys on pohjautunut pääosaltaan Veitsiluodon saaren teollisuuden

Aurinkosähkön tuotanto ja aurinkopaneelit. Jukka Kaarre

Toimintaympäristön seuranta ja alueelliset kuluttajakuvat. Jarmo Partanen

BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka

Maailman energiatulevaisuudet Uudet energialähteet Professori Peter Lund Teknillinen korkeakoulu

Sähkömarkkinoiden murros - Kysynnän jousto osana älykästä sähköverkkoa

Energiakaivot. Tärkeä osa lämpöpumppualan liiketoimintaa. SULPU - Lämpöpumppu seminaari Tomi Mäkiaho

SMG-4500 Tuulivoima. Kahdeksannen luennon aihepiirit. Tuulivoiman energiantuotanto-odotukset

Lausuntopyyntöluettelo HUOM. Komiteoiden ja seurantaryhmien kokoonpanot on esitetty SESKOn komitealuettelossa

Sähkön rooli? Jarmo Partanen LUT School of Energy systems

Transkriptio:

BL20A0400 Sähkömarkkinat Kuormat ja kuormitusennusteet Jarmo Partanen

Kuormat ja kuormitusennusteet Kuormat nykyiset kuormat; energia, teho kuormitusennusteet; energia, teho Kuormitustiedoissa olevilla virheillä on suuri vaikutus tuloksiin (verkostosuunnittelu, sähkön hankinta ja myynti, tariffisuunnittelu) 3

Kuormat ja kuormitusennusteet - Energia teho -muunnos Teho on keskeinen verkoston suunnittelun ja käytön mitoitusperusta. Tehon määritys on myös keskeinen osa sähkönhankinnan ja tariffien suunnittelua. Erilaisia tarpeita tehon määritykselle: verkoston seurantalaskenta: johtojen maksimitehot ja vuotuiset häviöt kuluvana vuonna suunnittelulaskenta (verkosto, sähkönhankinta): tuntitehot tarkasteluaikajakson aikana maksimitehot tarkasteluaikajakson aikana tarkasteluaikajakson kokonaishäviöt käyttötoiminta: nykyhetken ja lähitulevaisuuden (1-168 h) tuntitehot 4

Kuormat ja kuormitusennusteet - Energia teho -muunnos Tehojen määritykseen käytettävissä olevia tietoja: mitattu/arvioitu sähkönkäyttäjän vuosienergia asiakastyyppi asiakkaan sijainti Vuotuiset tuntitehot (AMR-mittarit) Suunnitteluvaiheessa yleisin lähtötieto on asiakastyyppi ja vuosienergia-arvio energiatieto pitää jollain tavoin muuttaa tehoksi Kuormitusmallit, tyyppikuormituskäyrät 5

Tyyppikuormituskäyrät Velanderin kaava P max k1 W k2 W P [kw], W [MWh] k1 k2 kotitalous 0.29 2 sähkölämmitys 0.22 0.9 palvelu 0.25 1.9 Soveltuu suuren sähkönkäyttäjäjoukon huipputehon määritykseen. Ei sovellu yksittäisen sähkönkäyttäjän ja tietyn hetken tehojen määritykseen. 6

Tyyppikuormituskäyrät Määritetään tyyppisähkönkäyttäjän teho vuoden kunakin tuntina Edellytys: tyyppikäyttäjien valinta riittävä mittausaineisto tulosten analyysiä keskitehot, hajonnat, lämpötilariippuvuudet Käyttö: Sähkön hankinta, hinnoittelun suunnittelu, markkinointi, verkostolaskenta, tariffisuunnittelu AMR-mittarit tuottavat nykyisin erinomaista tuntidataa kuormituksista. Voidaan käyttää tyyppikuormitusmallien päivitykseen. Ei poista mallien tarvetta. 7

Tyyppikuormituskäyrät - esimerkki Laske alueen suurin keskituntiteho, kun vuosienergiat asiakasryhmittäin ovat seuraavat: kerrostaloasuminen 1.8 GWh, 450 asiakasta ok-talo, sähkölämmitys, k-vesi 300 l 1.3 GWh, 65 asiakasta metalliteollisuus, 1-vuoro 1.1 GWh, 2 asiakasta Laske myös alueen suurin 1 % ylitystodennäköisyyttä vastaava huipputeho, kun asiakasryhmien keskihajonnat ovat 20 %, 33 % ja 35 % keskituntitehosta. suurin teho esiintyy todennäköisesti samanaikaisesti jonkin ryhmän huipun kanssa. Kerrostaloasumisen huippu esiintyy klo 18-19 (lauantaina hieman suurempi kuin arkena). ok-taloasumisen huippu esiintyy klo 22-23 ollen suurinpiirtein samansuuruinen arkena ja lauantaina. Teollisuuden huippu esiintyy arkena klo 9-10. Iltateho on arkena huomattavasti suurempi kuin lauantaina. Edellä olevan perusteella oletetaan huipun esiintyvän arkena. kaksiviikkoindeksien perusteella arvioituna huippu ajoittuu todennäköisesti tammikuun loppujaksolle, jolloin k kt22 =131, k ok 22=169 ja k teoll22 =123. 8

Kuormat ja kuormitusennusteet KOKONAISKULUTUS JALOSTUS PALVELU YKSITYINEN JA MAATALOUS Prosessiteollisuus Hallinto Sähkölämmitys Muu teollisuus Liike-elämä Osittainvaraava 1-vuoro teollisuus Huonekohtainen 2-vuoro teollisuus Varaava Kotitaloudet Kerrostaloasuminen Omakoti- ja rivitaloasuminen Maataloudet 9

Kuormitusmallit - määritys ja tulokset Suomessa tyypillisesti käytössä olevat mallit: 46 tyyppikäyttäjän kuormitusmallit P k,, Kaksiviikkoindeksit (26 mallia) Tuntikohtaiset päivämallit; arki, aatto, pyhä Koko vuosi on mallinnettu 26 x 3 x 24 = 1872 tuntiteholla Malleista saadaan tehot, kun tiedetään: sähkönkäyttäjän tyyppi sähkönkäyttäjän vuosienergia sijoittuminen verkkoon toimii lähtötietona verkostolaskelmissa 10

Kuormitusmallit - määritys ja tulokset Tuntikeskitehon laskenta P it käyttäjän i tuntiteho ajanhetkellä t W i vuosienergia Pit k i2t kaksiviikkoindeksi käyttäjälle i ajanhetkellä t k it tunti-indeksi käyttäjälle i ajanhetkellä t lämpötilariippuvuusindeksi T poikkeama ajanhetken keskilämpötilasta Wi ki2t kit 8760 100 100 T Kuormitusmallit esimerkki: Omakotiasujan vuosienergia on 10 000 kwh. Mikä on käyttäjän teho tammikuun 1. viikon lauantai-iltana klo 17-18? k i2t = 123 k it = 250 P 10000kWh 8760h 1,23 2,5 3,5kW 11

Kuormituskäyrät - omakoti- ja rivitaloasuminen Lappeenranta University of Technology 8.9.2015 12

Kuormituskäyrät - omakoti- ja rivitaloasuminen Lappeenranta University of Technology 8.9.2015 13

Kuormitusmallit - määritys ja tulokset Kuormitusten satunnaisvaihtelu kuormitusmallit kertovat keskitehon, eivät mahdollista huipputehoa. Huipputeho kiinnostaa, koska se määrää mitoituksen. Ylitystodennäköisyyttä a vastaava huipputeho voidaan laskea, jos hajonta tunnetaan (oletetaan normaalijakaumaksi) jos a = 1 %, on Z a = 2.3 (normaalijakaumasta) jos a = 5 %, on Z a = 1.6 jos a = 50 %, on Z a = 0 P max n P z a n 14

Kuormitusmallit - satunnaisvaihtelu, kuormitusten yhdistäminen n samanlaista asiakasta Esim. jos a= 1 % eli Z a = 2.3 ja oletetaan = 0.5 x P k n = 1, n = 2, n = 10, n = 100, P max = 2.1 x P k P max = 3.6 x P k P max = 13.6 x P k P max = 111.5 x P k P max n P z a n Voimakas tasoittuminen! Hajonta vaikuttaa pj-verkon mitoitukseen, kj-verkossa ja sähkön hankinnassa lähes merkityksetön. Kuormitusten yhdistäminen kahden erilaisen asiakasryhmän yhdistäminen (ei korrelaatiota) P max n 1 P 1 n 2 P 2 z a 1 2 1 n n 2 2 2 15

Kuormitusmallit - satunnaisvaihtelu, kuormitusten yhdistäminen Syöttö 2 Sähkölämmitys 30 MWh/a 3 Neljä kotitalousasiakasta á 5 MWh/a Risteily + tasoittuminen 1 % ylitystodennäköisyys 4 Kotitalous 20 MWh/a P max,1% P avg 16

Kuormitusennusteet Sähkönkäyttöennusteita tarvitaan Sähkökaupassa 1-5 vuoden aikajänne Verkostosuunnittelussa 10-30 vuoden aikajänne, kuormitusennusteet ovat tärkein yksittäinen lähtötieto verkoston pitkän aikavälin kehittämissuunnittelulle Alueittaiset asiakasryhmittäiset ennusteet energiaennusteet suurille pistekuormille suoraan tehoennuste Verkon kehittämissuunnittelussa tarvitaan ennusteita, jotka ovat kohdistettavissa nykyisille jakelumuuntamoille. Tällöin verkostolaskelmien tekeminen on vaivatonta. Kehittämissuunnittelussa tarvitaan alueittaisia ennusteita, mutta alueen koko voi olla melko suuri (esim. 5 x 5 km). Ennusteiden perusteella ei tehdä yksityiskohtaista ja lopullista mitoitusta, joka tapahtuu normaalin verkosto-suunnittelun yhteydessä ajantasaisilla tiedoilla. 17

Kuormitusennusteet - ennustemenetelmiä Talousmallit Ekstrapolointi Alueittainen kuluttajaryhmäkohtainen Alueittaiset asiakasryhmittäiset ennusteet suunnittelujakson jako sopiviin välietappeihin, 2-3 jaksoa, ensimmäinen jakso max. 5 v asiakasryhmien kehitysennusteet yhdyskuntien kehitysennusteiden pohjalta asiakasryhmien ominaiskulutusten kehitysennusteet valtakunnallisten kehitysennusteiden pohjalta Mikä on sopiva aluejako? kaupungeissa paljon jopa korttelikohtaisia kehitysennusteita maaseudulla kuntataso sopiva alue ennusteen pohjaksi kuntasuunnitelmat maakuntahallinnon suunnitelmat Yhdyskunnan kehitysennusteet tärkeä pohjatieto. Suuralueilla tilastolliset menetelmät pätevät. Pienalueilla tilastolliset menetelmät eivät anna hyviä tuloksia. 18

Kuormitusennusteet - ennustemenetelmiä 2008 2008 0007 0010 0036 0018 0014 0029 2002 0101 0028 0024 0041 0040 0733 0043 0042 0045 2001 0058 0795 0799 2007 0798 2007 0077 0797 0097 2007 0079 2007 00800098 0102 0777 0092 0107 0734 0106 0134 0793 0733 2006 0135 0141 0734 0152 0178 0195 0794 2005 0733 0206 0212 0140 0244 0783 0657 0290 0789 0208 0212 0774 0212 0759 0657 0307 0229 0233 0733 0314 0231 0317 0320 2000 0272 0374 0661 2003 0776 0776 0778 0786 0477 0479 0330 0784 0733 0427 0399 0733 0433 0785 0791 0659 2005 0796 0471 0538 0790-5-0% 0-1% 1-3% 3-5% 5-10% 10-20% Sähkön käytön muuttuminen vuosien 2005-2012 aikana 19

Kuormitusennusteet - muutoksia 3000 Other Lighting Home electronics Washing Cooking and dishwashing Refrigeration equipment kwh/year 2500 2000 1500 1000 700 650 200 300 450 600 150 550 430 550 150 650 500 650 650 500 0 100 150 120 1993 2006 2011 Kerrostaloasunnon sähkön käyttö Lämmitystapavalinnat Lämpöpumppuennuste, 2014 Sulpu 20

Kuormitusennusteet - muutoksia Muuntamon kuormituskäyrä Saksassa 21

Kuormitusennusteet - ennustemenetelmiä, aluejako Aluejako: sähköyhtiö (kokonaismyynti) sähköasema kj-johto jakelumuuntamo pj-johto sähkönkäyttäjä (myynti) Asiakasryhmäjako kerrostalot ja rivitalot, kotitalouskäyttö omakotitalot, kotitalouskäyttö maatilat, kotitalous- ja maatilakäyttö sähkölämmitys; rivitalot, omakotitalot, maatilat kesäasunnot; normaalikäyttö + lämmitys palvelut julkinen hallinto pk-teollisuus suuret pistekuormat 22

Kuormitusennusteet - ominaiskulutukset Asiakasryhmien ominaiskulutukset kotitalouskäyttö, MWh/asiakas,a maatilat, MWh/asiakas,a sähkölämmitys, MWh/asiakas,a uudet asunnot olemassa olevat asunnot kesäasunnot, MWh/asiakas,a palvelu, MWh/työpaikka,a,MWh/m 2,a julkinen hallinto, MWh/työpaikka,a, MWh/m 2,a pk-teollisuus, MWh/työpaikka,a, MWh/m 2,a suuret pistekuormat, MVA Ominaiskulutusennusteet nykytaso ja historiakehitys asiakastietojärjestelmän tietojen avulla alueittain (kunnittain) kasvuennusteet valtakunnallisten ennusteiden mukaisesti KTM, ymv. Asiakasryhmien kehitysennusteet maakunnan ja kuntien kehitysennusteist oma kokemus ja harkinta 23

Kuormitusennusteet - tulokset Tuloksena alueittaiset energiaennusteet asiakasryhmittäin yhteensä, kasvu %/a Kuntaennusteen jako jakelumuuntamoille prosentuaalisen kasvun tasajako ei mielellään (kunnan sisällä isoja alueellisia eroja) kaavatietojen ja kokemuksen perusteella kasvualueet perusalueet taantuvat alueet tuloksena jakelumuuntamoiden kasvuennusteet verkon ja sähköasemien tulevaisuuden kuormat laskentaohjelmiin jakelumuuntamoiden tehot kuormitusmallien avulla 24

Kuormitusennusteet - tulokset Lappeenranta University of Technology 8.9.2015 25

Changes in energy and power supplied by distribution network Power E. A. Energy efficiency of electric devices (e.g. LED lights) B. Number of electrical devices C. Energy saving as a way of life K. D1. C. I. B. D3. D2. F. Energy D 1. Heat pumps in buildings with electric heating D 2. Heat pumps in other buildings D 3. Electricity use in some other way in heating E. Electric vehicles; non-controlled charging F. Electric vehicles; smart charging A. J. H. G. G. Customer s energy storages H. Load control by the retailer/aggregator I. Load control by the customer J. Load control by the DSO K. Customer s own electricity generation Lappeenranta University of Technology

Kuormituskäyrät - osittain varaava sähkölämmitys ja asuminen Lappeenranta University of Technology 8.9.2015 27

Kuormituskäyrät - osittain varaava sähkölämmitys ja asuminen Lappeenranta University of Technology 8.9.2015 28

Kuormituskäyrät 1-vuoroteollisuus Lappeenranta University of Technology 8.9.2015 29

Kuormituskäyrät 1-vuoroteollisuus Lappeenranta University of Technology 8.9.2015 30

Kuormituskäyrät - omakotitalo, sähkölämmitys huonekoht., käyttövesi 300 ltr. Lappeenranta University of Technology 8.9.2015 31

Kuormituskäyrät - omakotitalo, sähkölämmitys huonekoht., käyttövesi 300 ltr. Lappeenranta University of Technology 8.9.2015 32

Kuormituskäyrät - kerrostaloasuminen Lappeenranta University of Technology 8.9.2015 33

Kuormituskäyrät - kerrostaloasuminen Lappeenranta University of Technology 8.9.2015 34