Liisa Haarla Fingrid Oyj Muuttuva voimajärjestelmä taajuus ja likeenergia
Mikä muuttuu? Ilmastopolitiikka, teknologian muutos ja yhteiskäyttöjärjestelmien välinen integraatio aiheuttavat muutoksia: Lämpövoimalaitoksia suljetaan Tuuli- ja aurinkovoiman osuus kasvussa Suomeen lisää ydinvoimaa Siirtokapasiteetti pohjoismaisen järjestelmän ja muiden järjestelmien välillä kasvaa
Joustavuutta kulutuksen ja tuotannon muutoksia varten Tarve Riittävä sähkön tuotanto- ja siirtokapasiteetti Mitä uutta tarvitaan? Saatavuus 2015 2025 2015 2025 Taajuuden laatu käyttövarmuutta varten Inertiaa järjestelmän liike-energiasta Challenges and opportunities for the Nordic power system 2015 2025 2015 2025 Tuore raportti saatavissa Fingridin nettisivuilta
Joustavuus Riittävä kapasiteetti Tuotannon vastattava kulutusta Perinteisesti tuotantoa on säädetty vastaamaan kulutusta Säätövoimaa vähemmän Säätämään kykenemätöntä tuotantoa enemmän (tuulivoima, ydinvoima) Riittävä tuotantokapasiteetti: Sähkömarkkinat sellaisiksi, että kannattaa investoida Riittävä siirtokapasiteetti Lisää järjestelmän joustavuutta, Uuden siirtokapasiteetin arvioinnissa huomioitava kaikki hyödyt, esimerkiksi. joustavuutta saadaan käyttöön laajemmalta alueelta
Taajuuden laatu käyttövarmuuden ylläpitoon Syitä huonoon taajuuteen mm. Enemmän vaikeasti ennustettavaa tuotantoa Tasasähköyhteyksien tehonmuutoksien viiveet Minuuttien lukumäärä, jolloin taajuus on alle 49,9 Hz tai yli 50,1 Hz Minuutit / viikko 400 200 0 2001 2005 2010 2015
Inertia ja liike-energia
Kuorman ja tuotannon tasapaino 50 Hz:n taajuus vastaa 50 "sähköistä" kierrosta sekunnissa Tahtigeneraattorit Mark O'Malley. Wind Power Integration Seminar, TKK,Helsinki, April 28 & 29, 2009
Tahtigeneraattori Yhden turpiinin akselisto Pyörivän akseliston teho siirtyy generaattorin ilmavälin magneettikentän kautta verkkoon Mekaaninen teho > sähköteho Akseliston liike-energia järjestelmän käytettävissä OKG Photo-library. http://www.okg.se/en/media/photo-library Noudettu 21.11.2013
Miksi liike-energialla ja inertialla on merkitystä? Taajuus Häiriö, esimerkiksi generaattorin irtoaminen sähköverkosta taajuuden normaali vaihtelualue 49,9 50,1 Hz häiriöreservi aktivoituu Inertia on pieni, kun verkossa on Vähän perinteisiä tahtigeneraattoreita eli Vähän liike-energiaa näiden generaattoreiden akselistoissa Paljon tuulivoimaa tai aurinkovoimaa, joiden liike-energia on "irti" sähköverkosta Paljon tasasähkötuontia muista järjestelmistä tavanomainen inertia pieni inertia massiivinen kulutuksen irtikytkentä Aika Tuulivoimaa asennetusta tuotantokapasiteetista: Pohjoismaisessa järjestelmässä noin 10 % Irlannissa noin 25 %
Taajuus Taajuus ja teho generaattorin irrottua Alkuhetken taajuus Pieni inertia Teho Tehoa liike-energiasta Reservit Suuri inertia Minimitaajuus Ehjä viiva: suuri liike-energia Katkoviiva: pieni liike-energia Minimitaajuus Aika Taajuudesta riippuvan kuorman pieneneminen Aika
Vuodelle 2025 arvioidut liike-energiat Liike-energia (GWs) Järjestelmän kokonaiskuorma (GW) Tuulivoima, aurinkovoima, tasasähkötuonti (GW) Tuotannot ja kuormat arvioitu markkinamallilla Pisteiden väri kertoo tuuli- ja aurinkovoiman sekä tasasähkötuonnin määrän Mukana ilmastovuodet 1962 2012 Arvioitu tarvittava liike-energia on merkitty punaisella viivalla Riittämätön liike-energia noin 8 % ajasta
Ratkaisuvaihtoehtoja Mahdollisia ratkaisuja: Lisää nopeita reservejä Kuorman irrottamista Akkuja Vaatimus minimiliike-energiasta Tahtigeneraattorit verkossa minimiteholla "Synteettistä" inertiaa esim. tuulivoimalaitoksista Suurimman tuotantotehon rajoittamista Fär-saarilla akkuvarasto 12 MW:n tuulivoimalan yhteyteen 2015 Litium-ioni-akkuja 2,3 MW 0,7 MWh 900 000 / MW Auttaa pienissä tuulivoimatuotannon muutoksissa (2 MW) Fär-saarilla tuulivoimaa noin 6 MW (noin 6 %) ja diesel- ja vesivoimaa 98 MW