Kantaverkkotoiminta ja sen haasteita
Sisältö Kantaverkkoyhtiön tehtävät ja toimintaympäristö Kantaverkon kehittyminen Tehotasapainon hallinta
Kantaverkkoyhtiön tehtävät ja toimintaympäristö
Järjestelmävastaavalla kantaverkkoyhtiöllä on keskeinen rooli käyttövarmuuden ja markkinoiden toiminnan edistämisessä Kilpaillut liiketoiminnat Sähkön tuottajat Tukkumarkkina Sähköpörssi ja kahdenvälinen kauppa Suuret teollisuusasiakkaat Vähittäismyyjät Vähittäismarkkina Pienasiakkaat Säännelty verkkoliiketoiminta Riippumaton järjestelmävastaava: siirto- ja järjestelmäpalvelut Riippumattomat jakeluverkkoorganisaatiot: jakeluverkkopalvelut 4
Toimivat sähkömarkkinat = markkinasäännöt + riittävä siirtokapasiteetti Käyttöjärjestelmä: markkinasäännöt Eurooppalainen markkinamalli: "näkymätön käsi" Siirtokapasiteetin tehokas käyttö Tarvitaan yhteiseurooppalaiset pelisäännöt Hardware: siirtokapasiteetti Pullonkaulojen vähentäminen Hintakonvergenssi Suunniteltava riittävä siirtokapasiteetti tulevaisuuden tarpeisiin ENTSO-E Ten Year Network Development Plan 2014: 150 miljardia euroa 2030 mennessä ENTSO-E = European Network of Transmission System Operators for Electricity 5
Kantaverkko Sähkönsiirron runkoverkko, johon ovat liittyneet pääasiassa suuret voimalaitokset ja tehtaat sekä alueelliset jakeluverkot. Yhdistää Suomen myös kansainvälisille sähkömarkkinoille. Liittyjäkohtaiset tarpeet Luotettava ja kohtuuhintainen liityntä kantaverkkoon Jännitteen laatu liittymispisteessä Järjestelmätason tarpeet Riittävä siirtokyky sähkömarkkinoiden tarpeisiin Järjestelmän tekniset ominaisuudet: taajuus (inertia, reservit), säätökyky 6 Jul ki nen
Palvelemme sähkön käyttäjiä verkkoyhtiöitä sähkön tuottajia muita sähkömarkkinatoimijoita 7
Kantaverkkotoiminta ei ole vain liittymiä ja johtoja Kulutuksen ja tuotannon liittäminen kantaverkkoon Käyttövarma sähkönsiirto Tasesähkökauppa ja taseselvitys Toimivat sähkömarkkinat Sähkömarkkinainformaatio Sähkömarkkinoiden tiedonvaihto Alkuperätakuun sertifikaatti Lisäksi hoidamme tehoreserviin ja sähköveroon liittyviä julkisen palvelun hallintotehtäviä. 8
Toimimme asiakkaiden ja yhteiskunnan hyväksi Siirrämme luotettavasti sähköä Edistämme aktiivisesti sähkömarkkinoita Kehitämme pitkäjänteisesti kantaverkkoa 9
Asiakkaiden ja yhteiskunnan hyväksi Varma sähkö min / vuosi / liityntäpiste Kantaverkon häiriöistä aiheutuneet keskeytykset 10 8 6 4 2 0 2011 2012 2013 2014 2015 Toimivat markkinat Pullonkaulatunnit Suomen ja Ruotsin välillä 2015 51% Suomi 82 TWh/a Suomi + Ruotsi 216 TWh/a Asiakastarpeisiin vastaavat palvelut Asiakastyytyväisyys 10 Edullinen hinnoittelu 20 ENTSO-E tariffivertailu 2015* Arvosana 8 6 /MWh 15 10 5 4 2011 2012 2013 2014 2015 0 Fingrid Min Keskiarvo Max *ETA-maat, joissa kantaverkkoyhtiöllä sekä 110kV että 400kV infrastruktuuri 10
Kantaverkkoyhtiön toimintaympäristö murroksessa Ilmastonmuutos Globalisaatio Energiavallankumous Uusiutuvaa energiaa, uudet teknologiat. Sähköjärjestelmien murros Paikallisuus, hajautettu tuotanto. Kuluttaja keskiössä markkinatoimijana Energiaturvallisuus ja sähköriippuvuus Kantaverkkoyhtiöiden kansainvälinen yhteistyö Energiaunioni Vastuullisuus Työelämän murros Monipuolisemmat työn tekemisen mallit Avoimuus, vaikutusmahdollisuudet, itsenäisyys Digitaaliset ja tehokkaat vuorovaikutuskanavat ja sisäiset prosessit. Käyttäjä keskiössä Digitalisaatio 11
Kantaverkon kehittyminen
Tuotannon ja kulutuksen muutokset Suomessa ja lähialueilla edellyttävät verkkoinvestointeja Kantaverkko mitoitetaan tuotanto- ja kulutusennusteiden perusteella riittäville siirtokapasiteeteille. Verkkoa rakennetaan vaiheittain pitkän aikavälin suunnitelmiin perustuen Investoinnit optimoidaan perusparannus- ja kunnonhallintatarpeiden kanssa 13
Verkkoa suunnitellaan osana suurempaa kokonaisuutta Pohjoismaiden väliset vahvistukset Baltian integrointi Pohjoismaihin Baltian integrointi Puolaan Yhteydet Norjasta, Ruotsista ja Tanskasta Länsi-Eurooppaan Eri maiden sisäiset vahvistukset, jotka tekevät mahdolliseksi tuuli- ja ydinvoiman liittämisen sekä kasvavat rajasiirtokapasiteetit 14
Vanhat haasteet: vuodenajasta ja vesitilanteesta riippuvia muutoksia Lisäksi: - Venäjän tuonnin jatkuva vaihtelu - yhä suurempia voimalaitosyksiköitä - yhä enemmän tahtikäytössä pyörimätöntä tuotantoa vesivoimaa Uudet haasteet: päivittäisiä ja tunneittaisia muutoksia vesi- ja tuulivoimaa lämpö-, vesi-, tuulivoimaa lämpövoimaa lämpö- ja tuulivoimaa 15
Tulevaisuuden siirtotarpeet Itämeren alueella Pääsiirtosuunta keskimääräisessä tilanteessa pohjoisesta etelään, mutta suuria ajallisia vaihteluita (esim. säätötarpeet) 1 Paljon epävarmuuksia, osin myös poliittisia: tuulivoiman kasvu 2 alueen ydinvoimalaitokset Baltian alueen puuttuvat yhteydet EU-Venäjä rajapinta Saksan tehotase 3 4 6 5... 16
Cross-border transmission capacities in the Baltic Sea region ENTSO-E Today 17
Verkkoinvestointien kansantaloudellisten hyötyjen arviointi Suunnittelualueen markkinahyödyt analysoidaan ilman investointia ja sen kanssa: tuottajahyöty kuluttajahyöty pullonkaulatulot verkkohäviöt. Jotkut muutoksista negatiivisia, jotkut positiivisia. Hyötyjen laskemiseksi tarvittavat siirtojen pysyvyydet ja pullonkaulatunnit saadaan selville markkinasimuloinnein. 18
Kansallisen verkon suunnittelu tehdään yhteistyössä asiakkaiden kanssa Tavoitteena varmistaa alueellisen siirtokyvyn riittävyys asiakkaiden tarpeisiin Ns. aluesuunnitelmat tehdään kiinteässä ja luottamuksellisessa yhteistyössä ko. alueen asiakkaiden kanssa Yksittäinen suunnitelma päivitetään pääsääntöisesti 3-5 vuoden välein 1. Lappi 2. Meri-Lappi 3. Oulun seutu 4. Kainuu 5. Pohjanmaa 6. Keski-Suomi 7. Savo-Karjala 8. Porin ja Rauman seutu 9. Häme 10. Kaakkois-Suomi 11. Varsinais-Suomi 12. Uusimaa 3. 2. 1. 4. Tuulivoima vaatii tällä hetkellä suunnitelmien säännöllisempää päivittämistä, etenkin länsirannikolla 8. 5. 11. 9. 6. 12. 10. 7. 19
Julkiset verkkosuunnitelmat eri tasoilla Kansallinen verkkosuunnitelma (Fingrid) Joka toinen vuosi, alkaen 2015 Alueellinen verkkosuunnitelma (ENTSO-E) Joka toinen vuosi, seuraava 2015 Suomi kuuluu Itämeren alueryhmään (9 maata) Eurooppalainen kymmenvuotissuunnitelma (ENTSO-E) Joka toinen vuosi (2012, 2014,2016) Sisältää myös arvion tuotannon riittävyydestä 20
Tehotasapainon hallinta
Kantaverkkoyhtiöllä on järjestelmävastuu Vastaa sähköjärjestelmän teknisestä toimivuudesta ja käyttövarmuudesta Huolehtii valtakunnallisesta tasevastuusta. Asettaa ehdot kantaverkkoon liittyville muille sähköverkoille, voimalaitoksille ja kuormille Vakavassa häiriöissä täysi määräysvalta voimajärjestelmän käytöstä kunnes normaalitila on saavutettu 22
Talven 2015-2016 tehotase Suomessa Kylmä talvipäivä kerran kymmenessä vuodessa Suomi Tuotantokyky (sisältää tehoreservin) 11 600 MW 1 500 Kulutus Netto 15 000 MW -3 400 MW 1 200 1 400 Toteutunut huippukulutus oli 7.1.2016 klo 17-18 noin 15 100 MWh/h, jolloin oma tuotanto oli 10 900 MWh/h 1 000 Nuolet kuvaavat tuontimahdollisuutta naapurimaista, yhteensä 5 100 MW 23
Vuorokausi- ja tuntitason säätö Vuorokauden sisäiset kulutuksen muutokset Vastuu: Markkinatoimijat Tunnin sisäiset kulutuksen muutokset Vastuu: Fingrid 12500 MW 12000 11500 11000 10500 Arvioitu tuntitason kulutus Kulutus (toteutunut) 10000 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 24
Tehotasapainoa pitää hallita jopa sekuntitasolla ja kattaen koko pohjoismaisen järjestelmän 25
Mikä sähköntuotanto joustaa nykyisin? Kuvassa on eri tuotantomuotojen sähkön tuotannon ja Suomen kulutuksen 15 minuutin keskiarvot (Fingridin mittaukset, vko 47/2012) => Kotimaisesta tuotannosta lähinnä vesivoima, lauhdevoima ja yhteistuotanto osallistuvat säätöön 26
Tehotasapaino käyttötunnilla ylläpidetään reservein ja säätösähkömarkkinoiden avulla Taajuusohjattu käyttöreservi Säätösähkömarkkinat säätää koko ajan: pyörivät käytetään 70 % Pohjoismaiset tunneista: voimalaitokset Pohjoismaiset sekä osto Venäjän korjaa voimalaitokset ja ja Viron automaattisesti tuontia tasasähkölinkien taajuutta välityksellä häiriötilanteissa: pyörivät Pohjoismaiset voimalaitokset ja irtikytkettävät kuormat Taajuusohjattu häiriöreservi Nopea häiriöreservi aktivoidaan manuaalisesti siirtojen palauttamiseksi: kotimaiset varavoimalaitokset ja irtikytkettävät kuormat Hz 50,1 50,0 49,9 27
Taajuuden laadun kehitys Pohjoismaissa minutes outside the band ±0,1 Hz 28
Haaste: tuuli- ja aurinkovoiman tehon repivyys esimerkki Saksasta 30 000 MW 25 000 MW 20 000 MW 15 000 MW 10 000 MW 5 000 MW 0 MW 8 000 MW 6 000 MW 4 000 MW 2 000 MW Export 0 MW -2 000 MW -4 000 MW -6 000 MW -8 000 MW Import 01.04.2011 00:00 03.04.2011 02:00 05.04.2011 04:00 07.04.2011 06:00 WIND PV Wind/PV 09.04.2011 08:00 11.04.2011 10:00 13.04.2011 12:00 15.04.2011 14:00 17.04.2011 16:00 19.04.2011 18:00 Lähde: ENTSO-E:n vuositilasto 2013 29
Tuulivoima lisää säätösähkön tarvetta Suomeen suunniteltu 2500 MW tuulivoima ei muodosta mitoittavaa vikaa eikä lisää häiriöreservien tarvetta Myrskyssä tuulivoimalaitosten tuotanto pysähtyy, nämä tilanteet on kuitenkin ennakoitavissa ja niihin voidaan voimajärjestelmän käytössä varautua Laajamittainen tuulivoima lisää kuitenkin säätösähkön tarvetta Tuulivoiman vaikutuksia voimajärjestelmään on tarkasteltava pohjoismaisella tasolla, sillä sen ajalliset vaihtelut eriaikaisia Tuulivoimatuotannon määrä kovilla pakkasilla: erillisen tehoreservin tarve? 30
Ydinvoima lisää häiriöreservien tarvetta Olkiluoto 3 (1600 MW - 300 MW järjestelmäsuoja) lisää taajuusohjatun ja nopean häiriöreservin tarvetta Mahdolliset uudet suuret laitosyksiköt lisäävät edelleen reservien tarvetta järjestelmäsuojan irtikytkemiä kuormia ei saada palautettua riittävän nopeasti toisen yksikön käyttöön Lisäksi suuri yksikkö varaa myös verkosta kaupallista siirtokapasiteettia Suomen osuus taajuusohjatusta häiriöreservistä vs. suurin laukeava teho (MW) 31
Miten tehotasapaino voidaan varmistaa? Lisää säätöjä ja reservejä Suomi on jo nyt edelläkävijä teollisuuskuormien hyödyntämisessä reservinä, mutta uutta kapasiteettia on löydyttävä myös jakeluverkkojen puolelta (kuormitus, akustot, pientuotanto,...) => älyverkot Lisää häiriösietoisuutta Myös koskien pientuotantoa Häiriökestoisuuden jatkuva monitorointi ja ennustaminen Pohjoismaisen voimajärjestelmän siirtojen ja tuotantotehojen sopeuttaminen kulloiseenkin tilanteeseen Lisää siirtokapasiteettia naapurimaihin ja reservien tehokkaampi hyödyntäminen laajemmalla alueella Vaikka puhutaankin energiaomavaraisuudesta, vaatii sen toteuttaminen ydin- ja tuulivoiman avulla entistä enemmän rajasiirtokapasiteettia! 32
Yhteenveto Kantaverkkoa kehitetään eri tarpeisiin: asiakkaiden tuotanto-, kulutus- ja verkkomuutokset yhteiskunnan asettamat laatuvaatimukset sähkömarkkinoiden pullonkaulojen lieventäminen Tarpeita on juuri nyt riittämiin sekä Suomessa, Itämeren alueella että koko Euroopassa: kaikki kantaverkkoyhtiöt investoivat ennätyksellisen paljon Tuotantorakenteen ja sähkömarkkinan muutokset edellyttävät myös toimenpiteitä tehotasapainon hallitsemiseksi ydin- ja tuulivoima eivät ole optimaalinen yhdistelmä, vaikka niiden avulla saavutettaisiinkin energiaomavaraisuus Fingrid tarvitsee käyttöönsä entistä enemmän säätöreservejä, sekä naapurimaista että kotimaisesta tuotannosta ja kulutuksesta 33
Kiitos! Fingrid Oyj Läkkisepäntie 21 00620 Helsinki PL 530, 00101 Helsinki Puh. 030 395 5000 Fax 030 395 5196