ENTSO-E eurooppalainen kantaverkkotason tutkimusyhteistyö Sähkötutkimuspoolin seminaari 7.10.2010 Jussi Jyrinsalo
Kansallisen tason kantaverkkotutkimus Fingridin tutkimus ja kehitys -toiminnan tavoitteena on kehittää teknisiä ratkaisuja ja toimintaa siten, että: kantaverkossa on hyvä käyttövarmuus kantaverkon siirtokyky hyödynnetään tehokkaasti voimansiirtojärjestelmä sovitetaan ympäristöön. SC SVC PSS Erilaisia T&K-hankkeita on vuosittain käynnissä viitisenkymmentä ja näihin käytetään rahaa vuositasolla 1-2 miljoonaa euroa. Viidennes yhtiön henkilöstöstä osallistuu hankkeisiin ja työpanos vastaa noin viittä henkilötyövuotta. Teemme yhteistyötä sekä kotimaisten että ulkomaisten tutkimuslaitosten ja - yhteisöjen (ml. ST-pooli ja Cleen/SGEM) kanssa ja rahoitamme vuosittain väitöstutkimuksia ja useita diplomitöitä. T&K-hankerahoituksen lisäksi olemme lahjoittaneet sähkönsiirtojärjestelmien professuurin TKK/Aalto-yliopistoon vuosiksi 2006...2010.
Fingridin päätehtävien toteuttamiseksi on luotu kolme sisäistä prosessia, joita myös yhtiön T&K tukee Visio Kantaverkkotoiminnan kansainvälinen esikuva Sisäiset prosessit: Missio siirtää toimintavarmasti sähköä edistää sähkömarkkinoi ta Kehittää voimajärjestelmää Siirtää toimintavarmasti sähköä Edistää sähkömarkkinoita Siirtokapasiteetin Siirtokapasiteetin varmistaminen varmistaminen Käyttövarmuuden Käyttövarmuuden hallinta hallinta Arvot avoimuus tasapuolisuus tehokkuus vastuullisuus Sähkömarkkinoiden Sähkömarkkinoiden toiminnan toiminnan edistäminen edistäminen
Fingridin T&K-toiminnan painopisteet Siirtokapasiteetin varmistaminen Toimintaympäristön muutosten ja uusien tekniikoiden haasteet Sähkömarkkinoiden ja käyttövarmuuden analysointi osana verkkosuunnittelua Voimajärjestelmän sovittaminen ympäristöönsä Työmenetelmien kehittäminen vähemmän markkinoita häiritseväksi Verkon ja varavoimalaitosten ikääntymisen hallinta Käyttövarmuuden hallinta Verkon häiriösietoisuuden ja siirtokyvyn reaaliaikainen hallinta Käytönpalautuksen nopeuttaminen häiriön jälkeen Päätöksentekoa ja viestintää tukevan informaation visualisointi Sähkömarkkinoiden toiminnan edistäminen Pitkän aikavälin kysyntä ja tarjonta Pohjoismaissa ja lähialueilla Verkkoinvestointien kansantaloudelliset vaikutukset Kulutuksen osallistuminen tehotasapainon ylläpitoon Toimitusvarmuuden taso ja varatehon ylläpito 1.10.2010 Jussi Jyrinsalo
Merkittävimpiä meneillään olevia hankkeita Tutkitaan menetelmiä voimajohtojen harusvartaiden korroosiovaurioiden kartoittamiseksi ja keinoja ongelman ehkäisemiseksi vaihtoehtoisilla rakenneratkaisuilla tai materiaaleilla. Tutkitaan uusien GPS-synkronoitujen mittalaitteiden hyödyntämistä verkon valvonnassa ja häiriönselvityksessä, ehkä jopa säädöissä. Tutkitaan uusia visualisointimahdollisuuksia valvomotoiminnan helpottamiseksi erityisesti häiriötilanteissa tietotulvan hallitsemiseksi ja tilanteen kokonaiskuvan hahmottamiseksi. ~ 0.2 Hz ~ 0.3 Hz ~ 0.4 Hz
T&K-yhteistyö kantaverkkoyhtiöiden välillä Pohjoismaisten kantaverkko-organisaatioiden kesken koordinoidaan T&K:ta erillisen, kahdesti vuodessa kokoontuvan ryhmän kautta. Yhteispohjoismaisia kehityshankkeita: GPS-synkronoitu WAMS-järjestelmä IEC61850-asemaväylästandardin hyödyntäminen (STRI) kunnonhallintamenetelmien kehittäminen (STRI) sähkömarkkinoiden analysointimallin kehittäminen (Sintef) reservitarpeiden kartoitus säätämättömän tuotannon lisääntyessä. Eurooppalainen kantaverkko-organisaatioiden järjestö Entso-E tarjoaa uuden mahdollisuuden laajentaa yhteistyöpohjaa pohjoismaiden ulkopuolelle ja saada hankkeisiin myös ulkopuolista rahoitusta. 1.10.2010 Jussi Jyrinsalo
ENTSO-E, European Network of Transmission System Operators - Electricity Edustettuna 42 TSO:ta 34 maasta 525 miljoonaa asukasta 828 GW tuotantoa 305,000 km siirtojohtoja 3,400 TWh/a kulutusta Korvannut vanhat TSOyhteistyöorganisaatiot: ATSOI, BALTSO, ETSO, NORDEL, UCTE, UKTSOA
Assembly Varapj: Jukka Ruusunen, Fingrid (FI) Entso-E Board Secretariat Legal & Regulatory Group System Development. Committee Chairman: Jean Verseille, Réseau de Transport d Electricité (FR) System Operations Committee Market Committee Nousee komiteaksi Chairman: Klaus Kleinekorte, Amprion (DE) Chairman: Juha Kekkonen, Fingrid (FI) Working Groups European Planning Standards Network Modeling and Data 10 Year Network Develop. Plan Research and Development S. Adequacy & Market Develop. Asset Implem. & Management EWIS Project European Operational Standards Critical Systems Protection Market Integration Ancillary Services Market Information ( incl. EDI) Economic Framework RES Voluntary Regional Groups Northern Europe Isolated Systems Regional Groups North Sea Baltic Sea Continental CE Continental CS Continental SE Continental SW Cont. Europe Nordic Baltic Great Britain Ireland - N. Ireland
ENTSO-E:n T&K-komitean tehtävät T&K-komitean (RDC) päätehtävä on helpottaa EU:n kolmannen energiapaketin vaatimusten täyttymistä rohkaisemalla TSOita, viranomaisia jne. käynnistämään T&K-hankkeita Keskeisiä T&K-komitean tehtäviä: luodaan ja päivitetään yhteinen T&K suunnitelma autetaan T&K-projektien organisoinnissa (rahoitushakemukset, ideoiden keruu, konsortioiden luonti) koordinoidaan tutkimusta sisäisesti (ENTSO:n komiteat ja TSO:t) ja ulkoisesti sidosryhmien suuntaan varmistetaan TSO-näkökulman huomiointi EU:n tutkimushankkeissa seurataan hankkeiden toteutumista edistetään TSO:ille keskeistä T&K-toimintaa jaetaan tietoa TSO:iden välillä ja huolehditaan oikeista viesteistä ulospäin
Entso-E:n T&K-suunnitelma EU:n kolmas lakipaketti edellyttää Entso-E:n julkaisevan yhteisen T&K-suunnitelman. Suunnitelma päivitetään joka toinen vuosi. ENTSO-E julkaisi maaliskuussa ensimmäisen yhteisen T&Ksuunnitelman teemoinaan: Eurooppalainen verkkoarkkitehtuuri Uudet verkkoteknologiat Järjestelmän hallinnan työkalut Markkinasäännöt. Suunnitelman pohjana oli jo aiemmin käynnistetyn yhdeksänvuotisen EEGI-ohjelman kantaverkkotutkimusta koskenut osuus. EEGI:ssä on mukana kantaverkko-organisaatioita Saksasta (3 kpl), Hollannista, Belgiasta, Ranskasta ja Espanjasta. Entson kautta ohjelmaan on tarkoitus saada mukaan myös muita kantaverkkoyhtiöitä.
EU ja tutkimustoiminta Euroopan komissio SET Plan FP7 ENTSO EEGI EII Wind EII Solar SET (Strategic Energy Technology) Plan: EU:n suunnitelma kustannustehokkaan matalahiiliteknologian kehittämiseksi 2020 mennessä EEGI (European Electricity Grid Initiative): sähköverkkoja koskeva tutkimushankkeiden aloitekokonaisuus vuosille 2010-2018, budjetti 2 Mrd nyt mukana TSO:ita 5 maasta sekä jakeluverkkoyhtiöiden, viranomaisten ja teollisuuden edustus FP7 (Seventh Framework Program): EU:n pääinstrumentti tutkimuksen rahoitukseen, vuosille 2007-2013 korvamerkitty 2,35 Mrd koko energia-alan tutkimukseen
TEEMA 1: EUROOPPALAINEN VERKKOARKKITEHTUURI 1. SCENARIO BUILDING Määritellään tuotanto- ja kulutusskenaarioita vuosille 2030/2050 2. MODELING TOOLS AND SOFTWARE SOLUTIONS FOR ASSET PLANNING STUDIES AT EUROPEAN LEVEL Suunnittelutyökalujen kehittäminen siten, että eurooppalaisen verkon suunnittelussa voidaan mallintaa myös off-shore- ja superverkot 3. ARCHITECTURE FOR PAN-EUROPEAN OPTIONS: MIGRATION STUDIES Verkon suunnittelu siten, että nyt toteutettavat verkkoratkaisut ovat yhteensopivia tulevaisuuden verkkovision (2030/2050) kanssa
TEEMA 2: UUDET VERKKOTEKNOLOGIAT Arvioidaan uusien tekniikoiden hyötyjä ja demonstroidaan ne pilottihankkeiden avulla: WAMS/WACS/WAPS (Wide Area Monitoring/Control/Protection Systems) FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems) WACS ja FACTS yhteensovittaminen Suprajohtavat virranrajoittimet Suprajohtavat kaapelit, kaasueristeiset johdot, korkean lämpötilan johdot, uudet kytkin- jne. laitteet Vaiheenkääntömuuntajat Uudet kaapeliteknologiat Energian varastointitekniikat Älykäs mittaus.
TEEMA 3: JÄRJESTELMÄN HALLINNAN TYÖKALUT Pääaktiviteetit: Uusien simulointitekniikoiden kehittäminen verkon häiriösietoisuuden hallitsemiseksi Käytönvalvojien koulutusmetodien kehittäminen eurooppalaisen verkon hallintaan Reaaliaikaisen käytönvalvontatiedon visualisointi Verkon häiriösietoisuuden parantaminen.
TEEMA 4: MARKKINASÄÄNNÖT European Electricity Market and European Transmission Network: Kehitetään sääntöjä, jotka ohjaavat tuotannon ja siirtokapasiteetin kehittymistä ottaen samalla huomioon uudet verkkotekniikat ja ympäristövaikutukset European Electricity Market and European Load-Generation Balance: Kehitetään sääntöjä, joiden avulla tehotase voidaan hallita, hyödyntäen mahdollisesti myös keskitettyjä energiavarastoja European Electricity Market and Variable Renewable Energy Generation: Kehitetään sääntöjä, joiden avulla voidaan paremmin integroida suuret määrät säätämätöntä ja hajautunutta tuotantoa European Electricity Market and DSM/Decentralized Storage European Electricity Market and Ancillary Services Generic Tools and Methodologies to Simulate Market Behaviors
Työ on jaettu 14 osaprojektiin vuosille 2010-2018 1. A toolbox allowing new network architecture assessment in the pan-european transmission system 2. Advanced tools to analyze the pan-european network expansion options according to energy scenarios for Europe 3. Demonstrations of power technology for more network flexibility 4. Demonstrations of power technology for novel network architecture 5. Demonstrations for renewable integration 6. Innovative tools for pan-european network observability 7. Innovative tools for coordinated operations with stability margin evaluation 8. Improved training tools to ensure better coordination at regional and pan- European level as well as optimising operator-system interactions 9. Innovative tools and approaches for the pan-european network reliability assessment 10. New tools for pan-european balancing markets 11. Advanced tools for congestion management 12. Tools for renewable market integration 13. Tools to study market integration of active demand 14. Environmental impact and social acceptance of transmission facilities
Yhteistyö ENTSO:n ja EU:n välillä - ideasta hankkeeksi 1. ENTSO: luo pitkän aikavälin T&K-suunnitelman huomioi TSO-ideat ja suunnitelmat EEGI:ssä sisältää vähintään EEGI-ehdotukset 2. EU: julkaisee ENTSO-suunnitelmaan pohjautuvat T&K ehdotukset (vrt. suunnitelman 14 osaprojektia) 3. ENTSO: kokoaa hankekohtaiset konsortiot ehdotuksiin vastanneiden pohjalta ja toimittaa hanke-ehdotukset EU:lle ENTSO voi tarvittaessa olla konsortiossa yksittäisenä jäsenenä 4. EU: arvioi ehdotukset ja luo sopimukset hyväksyttyjen hankkeiden kesken "ENTSOn rooli EU:ssa tutkimustoimintaan liittyen on helpottaa SET Plan -aktiviteettien käynnistymistä"
Entso-E on myös julkaissut yleiseurooppalaisen verkkosuunnitelman vuosiksi 2010-2020 2010-2014 2015+ Sisältää yli 500 eurooppalaista merkitystä omaavaa verkkohanketta 2010-2014 2015+ 1.10.2010 Jussi Jyrinsalo
Kohti eurooppalaista Superverkkoa 1.10.2010 Jussi Jyrinsalo
Emphasis of Future Development Larger Networks Smaller Networks A shift towards larger and Greater shifts to distributed larger aggregated networks generation and localised and new, major solutions, a slowing and interconnections between reversal of greater large load and generation interconnections between centres over long distances grids and parts of grids, more (including continents) self sufficiency and reduced reliance on generation sources large distances from load centres Potential Trajectories Greater Emphasis on Large Networks SuperGrid No favour given to Large or Small Networks Less Emphasis on Large Networks Less Emphasis on Small Networks Riittävätkö resurssit molempiin? Greater Emphasis on Small Networks SmartGrid Scenario 1 Predominantly larger networks Scenario 2 A mix between large and small networks Scenario 3 Predominantly smaller networks Lähde: Cigre TC project "The network of the future"
Valot päällä valtakunnassa