Tuulivoima Carunan Pohjanmaan verkkoalueella nykyhetkellä ja tulevaisuudessa

Abstract

Diplomityön tavoitteena on muodostaa kuva Carunan Pohjanmaan verkkoalueen sähköverkon kapasiteetin nykytilasta tuotannon näkökulmasta sekä mallintaa sähköverkon kapasiteetin riittävyyttä lähitulevaisuudessa. Kapasiteetin riittävyyden mallintamisessa käytetään PSS/E ohjelmaa ja siinä keskitytään ennen kaikkea 110 kV verkon tarkasteluun. Tavoitteena on myös pohtia toimia, joilla Caruna, sähkönjakeluverkkoyhtiönä voi edistää tuulivoiman lisääntymistä alueella. Työssä on kartoitettu tuulivoiman tilaa yleisesti maailmalla sekä tarkemmin Suomessa ja Carunan Pohjanmaan verkkoalueella, sekä pohdittu syitä tuulivoiman kasvulle. Työssä on myös käyty läpi oleellisimpia tuulivoimatoimijoita sekä jakeluverkkoyhtiöitä koskevia säädöksiä ja liittymisperiaatteita. Diplomityö on toteutettu kirjallisuuskatsauksena sähköverkon kapasiteetin tarkastelua lukuun ottamatta. Työ on tehty toimeksiantona Carunalle.

Tuulivoimakapasiteetti on kasvanut maailmalla dramaattisesti viimeisten vuosikymmenien ajan ja kasvu tulee todennäköisesti vielä kiihtymään tulevaisuudessa. Seuraavien vuosikymmenten aikana tuulivoimaan ennustetaankin maailmanlaajuisesti investoitavan enemmän kuin mihinkään muuhun sähköntuotantomuotoon. Suomessa tuulivoimakapasiteetti on lähtenyt kasvuun viimeisimmän vuosikymmenen aikana ja oletettavasti myös Suomessa tuulivoimakapasiteetin kasvu jatkuu tulevaisuudessa runsaana. Carunan Pohjanmaan verkkoalue on yksi keskeisimmistä tuulivoiman rakentamisalueista Suomessa. Tuulivoiman kasvua ja kehitystä ovat edesauttaneet mm. ilmastotavoitteet, merkittävä hintojen lasku sekä tuotantotuet ja päästömaksut.

Carunan Pohjanmaan sähköverkon nykytilan tarkastelusta voidaan katsoa johtopäätöksenä, että verkon kapasiteetti on nykyhetkellä riittävää. Carunan sähköverkko ei toimi alueella pullonkaulana rajoittaen tuulivoiman liittymistä verkkoon, vaan tuotannon liittämistä rajoittaa ensin Carunan verkkoa ympäröivä sähköverkko. Tärkeimpänä toimena tuulivoiman lisääntymisen mahdollistamisessa on sähköverkon vahvistaminen ja kehittäminen niin, että tuotannon liittäminen onnistuu, vaarantamatta verkon sähkönlaatua ja toimitusvarmuutta. Tulevaisuudessa Pohjanmaan verkkoalueelle tullaan todennäköisesti rakentamaan runsaasti uutta tuulivoimakapasiteettia, mikä taas tulee todennäköisesti edellyttämään investointeja niin suurjännitteisen jakeluverkon, kuin kantaverkonkin kehittämiseen.

The objective of this master’s thesis is to form a picture of the current state of the electricity network in the Caruna’s Ostrobothnia network area from the point of view of electricity generation and to model the adequacy of network capacity in the near future. The PSS/E program is used to model capacity adequacy and the primal focus is on the examination of the 110-kV network. The objective is also to ponder actions, with which Caruna as an electricity distribution company, can contribute to increase wind power in the region. The general wind power status in the world and more detailed in the Finland and in the Caruna’s Ostrobothnia network area have been mapped in the work and considered the causes for the growth of wind power. The most important regulations and connection principles for wind power operators and distribution companies are also reviewed in the work. The master’s thesis has been accomplished as a literature review, apart from the review of the electricity network capacity. The master’s thesis has been done as an assignment for Caruna.

Wind power capacity in the world has grown dramatically over the past decades and the growth will most likely accelerate further in the future. It has been forecasted that in the coming decades wind power will be globally invested more than any other electricity generation form. In Finland, wind power capacity has started to grow in the last decade and presumably wind power capacity will continue to grow strongly in the future. Caruna’s Ostrobothnia network area is one of the most essential wind power construction areas in Finland. The growth and the development of wind power has been driven by e.g. climate targets, significant price reductions and by production subsidies and emission taxes.

From the review of Caruna’s Ostrobothnia network current state, it can be concluded that capacity of the network is currently sufficient. Caruna’s electricity grid does not act as a bottleneck in the area, limiting the connection of wind power to the grid. The connection of electricity generation is first limited by the electricity grid surrounding Caruna’s grid. The most important action in enabling an increase of wind power is to strengthen grid so that generation can be connected successfully without compromising the grid’s electricity quality and the security of supply. In the future, it’s most likely that large amount of new wind power capacity will be built in the Ostrobothnia network area, which will require investments in the development of the electricity network.