Aurinkosähkön pientuotannon osallistaminen sähköjärjestelmän tehotasapainon ylläpitoon virtuaalivoimalaitosjärjestelmällä : vertaileva tapaustutkimus teknistaloudellisesta kannattavuudesta aurinkosähkötoimittajan näkökulmasta

Abstract

Opinnäytetyössä tutkittiin aurinkosähkötoimittajan näkökulmasta aurinkosähkön pientuotantolaitteistoista koostetun virtuaalivoimalaitoksen teknistaloudellista kannattavuutta. Virtuaalivoimalaitoksella tarkoitetaan tässä tutkielmassa järjestelmää, joka mahdollistaa hajautettujen ja useilla tasevastuualueilla toimivien aurinkosähköjärjestelmien yhdistämisen yhdeksi isoksi resurssiyksiköksi, jolla pyritään jättämään tarjouksia Fingrid Oyj:n hallinnoimille reservimarkkinoille.

Työmenetelmänä käytettiin vertailevaa tapaustutkimusta, joka sisälsi sekä määrällisiä tutkimusmenetelmiä että kirjallisuusselvityksen. Kirjallisuusselvityksen avulla löydettiin virtuaalivoimalaitoksen tekninen toteutustapa ja valikoitiin soveltuvimmat reservimarkkinapaikat. Määrällisiä menetelmiä hyödynnettiin pääosin työn analyysiosiossa, joka jaettiin sekä tekniseen että taloudelliseen analyysiin. Työn toimeksiantajana toimi Solarigo Systems Oy.

Opinnäytetyön tuloksena havaittiin, että aurinkosähkön pientuotantolaitteistojen osallistaminen reservimarkkinoille voi parantaa niiden vuosittaisia tuottoja jopa 5–10 prosentilla. Lisäksi reservimarkkinoille osallistuminen käänsi järjestelmien negatiivisten sähkönhintojen aikaisen ansaintamenetyksen vuositasolla tarkasteltuna positiiviseksi. Työssä pohdittiin myös yleisesti ja markkinapaikkakohtaisesti toiminnan tulevaisuuden näkymiä, kuten vuorokausi- ja reservimarkkinoilla tapahtuvaa kannibalisaatio-ilmiötä.

Työ luo taustaa ja pohjaa uudenlaiselle liiketoiminnalle, jossa virtuaalivoimalaitosalustan hallinnoijat aggregoivat aurinkosähkön pientuotantolaitteistoja ja tarjoavat niiden yhteenlaskettua tehokapasiteettia reservimarkkinoille. Reservitehokapasiteetin kasvu parantaa sähköverkon luotettavuutta, aurinkosähkön laajamittaista integrointia sähköverkkoon ja laskee reservimarkkinoiden hallinnointikustannuksia. Hallinnointikustannusten lasku näkyy lopulta positiivisesti sähkön loppukäyttäjien siirtomaksuissa.

The objective of this thesis was to examine the techno-economic feasibility of a virtual power plant composed of small-scale solar power production systems from the perspective of a solar power supplier. In this study, a virtual power plant (VPP) was defined as a system enabling the integration of distributed solar power systems, operating across various balance responsibility areas, into a unified resource unit. This unit aims to submit bids to the reserve markets managed by Fingrid Oyj.

The study employed a comparative case study approach, combining quantitative research methods with a literature review. The literature review identified the technical implementation of the VPP and selected the most suitable reserve market platforms. Quantitative methods were primarily applied in the analysis phase of the work, which was divided into technical and economic analyses. The commissioning party of this thesis was Solarigo Systems Oy.

As a tangible outcome, the study found that by participating in the reserve markets using small-scale solar power production systems, the annual revenues of these systems could be increased by 5–10 % depending on the market platform. Additionally, participation in the reserve markets reversed revenue losses caused by negative electricity prices into annual profits. The study also considered future prospects for market participation, including market-cannibalization effects.

The study lays a foundation for a novel business model, where VPP platform operators aggregate small-scale solar power production systems and sell their power capacity to the reserve markets. The increase in reserve power capacity enhances the reliability of the electricity grid, facilitates solar energy integration, and reduces the administrative costs of reserve market operations. Ultimately, the reduction in administrative costs is reflected positively in the electricity transmission fees paid by end-users.