Voimajärjestelmän tehotasapainon ylläpito Vaelluskalafoorumi Kotkassa 4-5.10.2012 Erikoisasiantuntija Anders Lundberg Fingrid Oyj
Sähköntuotannon ja kulutuksen välinen tasapaino Fingrid huolehtii Suomen sähköntuotannon ja kulutuksen välisen hetkellisen tehotasapainon ylläpidosta
Tehotasapainon ylläpito Tuotanto ja kulutus täsmäävät tuntitasolla sähkömarkkinoilla Kantaverkkoyhtiöt vastaavat hetkellisestä tehotasapainosta Käyttötunti +12h - 36h ELSPOT Käyttötunti + 1-32h ELBAS Käyttötunti Reservit Säätösähkömarkkinat Kahden välinen sähkökauppa Fyysinen sähkökauppa Markkinatoimijat Tasehallinta Fingrid
Sähkökauppaa käydään tuntitasolla, mutta tehotasapaino on ylläpidettävä sekuntitasolla 12500 MW 12000 11500 11000 TUONTI 10500 10000 Arvioitu tuntitason kulutus Kulutus (toteutunut) Tuotanto (suunnitelma) Tuotanto (toteutunut) 9500 5:00 5:30 6:00 6:30 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00
Kotimainen vesivoima, lauhde ja tuonti säätävät tuotannon vastaamaan Suomen kulutusta vuorokausitasolla MWh/h Vuorokausisäädön toteutus: - vesivoima 40 % - tuonti Pohjoismaista 30 % - lauhde 15 % - muut 15 % keskimääräinen viikkokulutus ja tuotanto 2008-2010
Reservien määrä on sovittu pohjoismaisesti Pohjoismaissa on sovittu yhteisestä reservimäärästä sekä jaettu maakohtaiset velvoitteet Kukin kantaverkkoyhtiö hankkii osuutensa parhaaksi katsomallaan tavalla Reservivelvoitteen täyttämiseksi voidaan käydä myös kauppaa maiden välillä Reservejä ylläpidetään riittävästi kansallisesti, jotta selviydytään myös saarekekäyttötilanteista
Fingrid ylläpitää hetkellisen tehotasapainon reservein ja säätösähkömarkkinoiden avulla Taajuusohjatut reservit säätävät koko ajan Säätösähkömarkkinoita käytetään 75 % tunneista Nopeaa häiriöreserviä käytetään pari kertaa vuodessa Reaaliaikainen tehotasapainon ylläpito käyttötunnin aikana 1. Taajuusohjattu reservi 2. Säätösähkömarkkinat Normaali käyttötilanne 3. Nopea häiriöreservi Häiriötilanne
1. Taajuusohjatut reservit Taajuusohjattu käyttöreservi Pitää taajuutta automaattisesti normaalirajoissa (3 minuutissa) Pohjoismainen velvoite Suomelle noin 140 MW Resurssit: voimalaitokset, Venäjän yhteys ja Estlink Taajuusohjattu häiriöreservi Korjaa taajuutta automaattisesti häiriötilanteessa (30 sekunnissa) Pohjoismainen velvoite Suomelle n. 260 MW Resurssit: voimalaitokset ja irtikytkettävät teollisuuskuormat Hz 50,1 f [Hz] 50 49,9 49,8 49,7 49,6 49,5 49,4 49,3 Suome n taajuu s 49,2 17:50:00 17:51:00 17:52:00 17:53:00 17:54:00 17:55:00 17:56:00 17:57:00
2. Pohjoismaiset säätösähkömarkkinat Tuotanto ja kulutus voivat osallistua Minimikoko 10 MW Aktivointiaika 15 minuuttia Valtaosa säädöistä tehdään Norjan ja Ruotsin vesivoimalla MWh/h 700 600 500 400 300 200 100 0-100 -200 Säätöenergia keskimäärin/tunti 14.2.2011 15.2.2011 16.2.2011 17.2.2011 18.2.2011 19.2.2011 20.2.2011 Suomi ylös, MWh/h Suomi alas, MWh/h Norja ylös, MWh/h Norja alas, MWh/h Ruotsi ylös, MWh/h Ruotsi alas, MWh/h Tanska ylös (DK2), MWh/h
3. Nopea häiriöreservi Aktivoidaan manuaalisesti häiriötilanteessa (15 minuutissa) Pohjoismainen velvoite Suomelle mitoitusvikaa vastaava määrä, noin 900 MW Resurssit: Fingridin omistamat ja vuokraamat kaasuturbiinit sekä irtikytkettävät teollisuuskuormat
Ydinvoima lisää nopean häiriöreservien tarvetta Olkiluoto 3 (1600 MW) lisää nopean häiriöreservin tarvetta järjestelmäsuoja kytkee häiriötilanteessa 300 MW teollisuuskuormaa irti, joten verkkovaikutus eli mitoittava vika on 1300 MW nopean häiriöreservin tarve Suomessa kasvaa siten 1300 MW tasolle Suurin ydinvoimayksikkö on haaste voimajärjestelmälle: 1600 MW tehoa voi irrota yllättäen hetkessä verkosta
Tuulivoima lisää säätösähkön tarvetta Laajamittainen tuulivoima lisää säätösähkön tarvetta 2500 MW tuulivoima ei muodosta mitoittavaa vikaa eikä lisää nopean häiriöreservin tarvetta Myrskyssä tuulivoimalaitosten tuotanto pysähtyy, nämä tilanteet on kuitenkin ennakoitavissa ja niihin voidaan voimajärjestelmän käytössä varautua Tuulivoiman vaikutuksia voimajärjestelmään on tarkasteltava pohjoismaisella tasolla Tuulivoimatuotannon määrä kovilla pakkasilla?
Lisääntyvät siirtoyhteydet ja markkinaintegraatio Verkon suunnittelua, käyttöä ja sähkömarkkinaohjaavia sääntöjä kehitetään jatkossa yhä enemmän Euroopan tasolla Säätösähkön ja reservien kauppa maiden välillä lisääntyy Norjan vesivoimalle säätökapasiteettina on kysyntää Keski-Euroopassa 700 Käytössä Rakenteilla 1400 1100 300 550 2200 800 1000 700 1750 700 1350 600 950 600 1500 600 600 100 350 120 1600 1200 500+500 100 1400 650 50 60 Siirtokapasiteetit (MW)
Reservit 2012 Reservi Käytettävissä oleva kapasiteetti Määrä Tarve Taajuusohjattu käyttöreservi (50,1 49,9 Hz) Voimalaitokset, vuosihankinta Voimalaitokset, tuntimarkkkinat Viipurin DC-linkki Viro, Estlink 73 MW 59 MW 100 MW 50 MW 140 MW *) Taajuusohjattu häiriöreservi (49,9 49,5 Hz) Voimalaitokset, vuosihankinta Voimalaitokset, tuntimarkkkinat Irtikytkettävät kuormat 347 MW 272 MW 40 MW 240 MW **) Nopea häiriöreservi (manuaalisesti aktivoitava) Fingridin varavoimalaitokset Käyttösopimuslaitokset Irtikytkettävät kuormat 615 MW 203 MW 395 MW 880 MW ***) *) Pohjoismaissa yhteensä 600 MW, mikä jaetaan Pohjoismaiden kesken vuosittain vuosienergioiden suhteessa **) Pohjoismaiden suurinta mitoittavaa vikaa vastaava määrä jaetaan Pohjoismaiden kesken viikoittain mitoittavien vikojen suhteessa ***) Mitoittavaa vikaa vastaava määrä
Tunninvaihteiden suuret ja nopeat tuotannon muutokset ja markkinaintegraation myötä lisääntyneet suuret tehonmuutokset Pohjoismaiden ja Keski-Euroopan välillä tunninvaihteissa heikentävät pohjoismaisen taajuuden laatua.
Yhteenveto ja tulevaisuuden haasteita Tuotantorakenteen muutos (ydinvoima, tuulivoima) Suomessa tuo uusia haasteita Fingridille kulutuksen ja tuotannon tasapainon ylläpidossa Kansainvälisten siirtoyhteyksien lisääntymisen ja markkinaintegraation myötä reservi- ja säätösähkökauppa laajenee Taajuuden laadun heikkeneminen on pysäytettävä, ratkaisuna lisää yhteistyötä, tarkempia suunnitelmia ja nopeasti säätävä kapasiteettia Vesivoima on hyvän säädettävyyden vuoksi keskeisen tärkeä taajuusohjattuna reservinä ja säätösähkömarkkinaresurssina