Suuren kokoluokan energiavarastojen rooli osana sähköverkon reservimarkkinaa

Abstract

Energiamurroksen myötä fossiilinen helposti säätyvä energiantuotanto vähenee ja sääriippuvaa energiantuotantoa tulee tilalle. Fossiilinen energiantuotanto on tuottanut sähköverkkoon inertiaa pyörivien sähkökoneiden avulla, mikä on stabiloinut sähköverkon taajuutta. Sääriippuvainen energiantuotanto on pääasiassa vaihtosuuntaajakäyttöistä, joten inertian vähentyessä sähköverkon taajuus on alttiimpi muutoksille.

Opinnäytetyön tarkoituksena oli käsitellä energiamurroksen aiheuttamia haasteita sähköenergiajärjestelmässä ja selvittää erilaisia ratkaisuja tehotasapainon hallintaan. Opinnäytetyössä käsiteltiin Suomen kantaverkkoyhtiö Fingridin ylläpitämiä reservimarkkinoita ja reservituotteita. Lisäksi esiteltiin erilaisia energiavarastoratkaisuja ja käsiteltiin energiavarastojen osallistumista reservimarkkinoille.

Opinnäytetyön avulla saatiin selville, kuinka tehotasapainoa voidaan hallita jatkossa, kun sääriippuvainen energiantuotanto lisääntyy. Tehotasapainon hallintaan voidaan jokaisen käyttötunnin sisällä käyttää reservituotteita. Reservituotteista nopea taajuusreservi FFR on luotu energiamurroksen myötä pienen inertian tilanteisiin. Energiavarastoiden rooli tulee kasvamaan reservimarkkinoilla, koska niillä on teknisesti haluttavia ominaisuuksia. Esimerkkinä lyhyt vasteaika, jota vaaditaan osallistuessa nopeaan taajuusreserviin.

The purpose of this thesis was to gather information about the challenges caused by the energy revolution in the Finnish electrical energy system. As a result of the energy revolution, fossil energy production is giving way to renewable energy production. Fossil energy production has generated inertia in the electricity grid through rotating electrical machines which has stabilized the grid frequency. Increasing solar energy and wind power are weather dependent so their production is mainly done with inverters. Consequently, the inertia of the electricity grid is reduced.

The theoretical section explores different solutions to the challenges caused by the energy revolution. This study examines reserve markets maintained by the Finnish grid company Fingrid as well as reserve products and how they work. In addition, different energy storage technologies and different features required for energy storages to participate in reserve markets were studied.

In conclusion, reserve products can be used during each operating hour to maintain power balance. The role of energy storages will increase in the reserve markets because they have technically desirable characteristics. As an example, the short response time which is required to participate in a fast frequency reserve.