Synteettisen inertian tekniset mahdollisuudet ja taloudellisuus sähkönsiirtoverkon stabiilisuuden hallinnassa

Abstract

Kantaverkosta, jakeluverkoista ja tulevaisuuden mikroverkoista koostuvan sähköjärjestelmän hallinnassa keskeistä on sekä verkon taajuuden että jännitevakauden ylläpitäminen. Vakaushaaste on kasvanut ajan saatossa verkkoon kytkettyjen tahtikoneiden määrän vähentyessä. Tässä julkaisussa on käsitelty kyseistä stabiilisuushaastetta ja tutkittu nimenomaan suuntaajakytkettyjen energiavarastojen käytettävyyttä verkon stabiilisuuden ylläpitämisessä.

Tutkimus on tehty eri verkkomallien aikadynaamista käyttäytymistä simuloimalla. Hankkeen tutkijat ovat ohjelmoineet ja luoneet itsenäisesti simulointimallit kaupallisten simulaattoreiden soveltamisen sijaan. Tähän päädyttiin, koska haluttiin saada syvällinen ymmärrys ilmiöistä ja ongelmalähteistä. Ratkaisuja lähdettiin pohtimaan kahdella eri lähestymistavalla. Tampereen ammattikorkeakoulun tutkijat lähtivät ratkaisemaan verkon jännitteiden ja virtojen hetkellisten arvojen käyttäytymistä ja kehittämään sitä. Tämä oli perusteltua, koska synteettisellä inertialla voidaan korjata verkon erittäin nopeita muutosilmiöitä. Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun Mikkelin kampuksella kehitettiin ratkaisut, jotka perustuvat verkon jännitteiden ja virtojen tehollisarvojen staattisen ja dynaamisen tilan arvoihin. Tämä ratkaisu oli perusteltu siksi, että verkon topologian muuttuessa riittää uusien laskennan lähtöarvojen antaminen eikä verkkoa kuvaavia yhtälöitä tarvitse kirjoittaa ja ratkaista uudelleen. Toisaalta mielenkiintoinen tutkimuskysymys on myös se, kuinka pitkälle voidaan soveltaa tehollisarvomenetelmää ilman, että verkon hetkellisarvoja tarvitsee ratkaista.

Tässä julkaisussa on lisäksi pyritty vastaamaan kysymykseen taloudellisesti edullisimmasta verkon inertian tuotantotavasta, eri tuotantotapojen teknisistä rajoitteista sekä synteettisen inertian tuottamisen ohjaus- ja säätöratkaisuista.