R4-yhtiöt ja Lappeenrannan teknillinen yliopisto Haja-asutusalueiden sähköverkko ja sähköasiakas 2030 Vyöhyke 2 z 20/1 kv 1/0.4 kv 110/20 kv z z Vyöhyke 3 Vyöhyke 1 ST-poolin tutkimusseminaari 1.2.2017
Tehtäväasettelu Kuinka kehitetään kustannustehokkaasti haja-asutusalueiden sähkönjakelujärjestelmää ottaen huomioon asiakaskäyttäytymisen muutokset, teknologian kehittyminen ja sähkömarkkinalain vaatimukset (käyttövarmuusvaatimukset). Faktoja ja trendejä esim. PKS Sähkönsiirto Oy, alle 30 % asiakkaista sijaitsee alueella, jonka verkkopituus on 60 % yhtiön kokonaisverkkopituudesta Lämpöpumppujen, sähköautojen, pientuotannon, energiavarastojen, tehoelektroniikan ja tiedonsiirron aleneva hintakehitys Maaseudun tyhjentyminen jatkuu? Kokemuksia mittavasta maakaapeloinnista haja-asutusalueilla on edelleen vähän
Päätavoitteet ja osahankkeet Tutkimushankkeen päätavoitteena on tuottaa metodiikkaa, analyysejä ja ratkaisumalleja haja-asutusalueiden sähkönjakeluverkkojen kehittämiseen. Osahanke I Sähköasiakas vuonna 2030 Osahanke II Maakaapeliverkon rakentamisen kehittäminen Osahanke III Elinkaarikustannustehokkaat verkkoratkaisut harvaanasutulle seudulle 2020-luvulla Hankkeen kesto: 11/2016 2/2019
Osahanke I Sähköasiakas 2030 Tutkimuskysymykset Kuinka kuormitusprofiili muuttuu Energiatehokkuus, sähköautot, oma tuotanto, varastot, kuorman ohjaus Kuinka asiakasvolyymi muuttuu Tehtävät Metodiikan (työkalujen) määrittäminen ja kehittäminen Alueelliset tyyppiprofiilit erilaisille asiakkaille erilaisilla toimintaympäristön ja teknologain kehitysskenaarioilla Mitoitustehojen määritys ml. riskimäärittely 2030-luvun asiakas jakeluverkossa? Kysynnän jouston rooli jakeluverkon lyhyen ja pitkän aikavälin kehittämisessä Siirtokapasiteetin hallinta ja optimointi Verkon tukiapplikaatiot (piikin leikkaus, saareke, taajuussäätö,..) Hajautettujen tuotannon merkitys jakeluverkoille Siirtokapasiteetin hallinta ja optimointi Hajautettu tuotanto kysynnän joustoelementtinä KYSYNNÄN- JOUSTO SÄHKÖAUTOT Hajautettujen sähköenergiavarastojen rooli jakeluverkon lyhyen ja pitkän aikavälin kehittämisessä Siirtokapasiteetin hallinta ja optimointi Verkon tukiapplikaatiot (piikin leikkaus, saareke, taajuussäätö,..) PV SOLAR ENERGIA- VARASTOT Analysointimallit
Osahanke I Sähköasiakas 2030 Sähkökäytön luokitteluun kehitetään työkaluja, joita käyttäen sähkökäyttöä kuvaavia mittaustietoja (tuntipohjaiset AMR-tiedot kuormituksesta) hyödyntäen muodostetaan perinteisten käyttäjäryhmien lisäksi arvioita esim. oman tuotannon ja energiavarastojen, lämpöpumppujen tai verkosta irtaantujien määrän kehittymisestä aikajaksolla 2017-2030 Asiakashaastatteluin selvitetään esimerkkialueilla myös asiakkaiden omia näkemyksiä heidän sähkönkäytön kehittymisestä. Hyödynnetään yhteiskunnan tietovarastoja esim. rakennuksista
Osahanke II Maakaapelointi Tutkimusfokus; kokonaisvaltainen prosessikuvaus ja ohjeistus hajaasutusalueen maakaapelointiprojektin toteuttamiseen. Nykykäytännöt ja haasteet kaapelointiprosessissa sekä muuntamoiden ja kuituverkkojen rakentamisessa Erikoismenetelmien sovellettavuus haja-asutusalueiden verkoissa Maasulkuvirran ja loistehon hallinnan kustannustehokkaat ratkaisut Laadunvalvonta maakaapelirakentamisessa
Osahanke II Maakaapelointi
Osahanke III Verkkoratkaisut Tutkimuskysymykset Millainen on kustannustehokas Kj-/pj-verkkotopologia ja tekniikka - malliratkaisut Sähkötekniikka, käyttövarmuus, elinkaarikustannukset 1 kv, LVDC, energiavarastot Asiakas/verkkoyhtiöyhteistyö, asiakkaan omat ratkaisut käyttövarmuuskysymyksissä Toiminta mikroverkkona Kaistahinnoittelun vaikutus Vaikutukset regulaatioon 2023+ Aikajänteet erilaisille ratkaisuille 110/20 kv Vyöhyke 2 z z 1/0.4 kv 20/1 kv z Vyöhyke 3 Vyöhyke 1
Projektikartta
Liityntöjä verkkovisio 2035 työhön Palveluliiketoiminta sähkötoimialalla Joustava regulaatiomalli Varastoinnin liiketoiminta Kysynnänjouston markkinamallit Seuraavan sukupolven AMR-mittarit Asiakkaan kysyntäja joustoprofiili Markkinatoimijoiden roolit Kapasiteettipohjainen hinnoittelu Kapasiteetin riittävyyden varmistus Datahub Digitalisaatio sähkötoimialalla Kyberturvallisuus Tietoliikenne Markkina- ja liiketoimintamallit, palvelut ja regulaatio Digitalisaatio, automaatio ja tiedonhallinta Älykkään sähköjärjestelmän suunnittelumetodiikka Aktiivisten resurssien hallinta älykkäässä järjestelmässä Normaali tila Kriisivalmius Pientuotanto, kysynnänjousto, energian varastointi ja asiakasrajapinta Verkkoteknologiat ja järjestelmäratkaisut Varastointitekniikat Microgridekosysteemit Microgridtuotekonseptit Uudet suojausratkaisut Kysynnänjoustoa edistävä rakennussääntely Sähköautot energiavarastona Älykkäät komponentit Aktiivisten resurssien vaikutukset jännitteen laatuun Tehoelektroniikka jakelujärjestelmissä Laajan kaapeloinnin haasteet 57
Johtoryhmä ja ohjausryhmät Avoin hanke, tuloksista kaikille avoimia seminaareja, tutkimusraportit julkisia Johtoryhmä Arto Gylen, PKSS Matti Ryhänen, SVV Arto Pajunen, JSE Raimo Härmä, KSOY-V Jarmo Partanen, LUT Jukka Lassila, LUT Osahankekohtaiset ohjausryhmät Hanke/yhtiö PKSS JSE SVV KSOY-V LUT Sähköasiakas Maakaapeliverkko Verkkoratkaisut Raimo Toivanen Jukka Leppänen Jukka Ahonen Antti Latsa Auvo Lindgren Juha Kaariaho Juha Haakana Ilkka Kujala Pekka Miettinen Harri Nummenpää Tero Kaipia Mika Matikainen Sami Viiliäinen Tuomo Hakkarainen Jukka Lassila 11
Projektiryhmä Professor Jarmo Partanen Professor Samuli Honkapuro Salla Annala Nadezda Belonogova Jukka Lassila Juha Haakana Ville Tikka Jouni Haapaniemi Arun Narayanan Tero Kaipia Pasi Nuutinen Andrey Lana Antti Pinomaa Pasi Peltoniemi Janne Karppanen Aleksi Mattsson DIPLOMI- TYÖNTEKIJÄT PROJEKTISSA Santeri Viljakainen Mikko Suhonen Juha Silventoinen Simo Villanen