Harvaan asutun alueen sähköverkon saneeraustapojen arviointi teknillistaloudellisesta näkökulmasta

Abstract

Vuoden 2013 sähkömarkkinalakimuutoksen toimitusvarmuusvaatimukset sekä pääosin 60- ja 70-luvuilla rakennetun jakeluverkon luontainen uusiutumistarve tarkoittavat tarvetta laajoille verkon uusimistoimenpiteille tulevina vuosina. Työ on tehty Kajave Oy:lle, joka toimii jakeluverkonhaltijana harvaan asutussa Kainuussa sekä osin Pohjois-Pohjanmaalla. Verkon saneeraustoimenpiteiden suunnittelua hankaloittaa epävarmuus maaseutualueiden liittymämäärien sekä kulutuskäyttäytymisen kehittymisestä tulevaisuudessa.

Diplomityössä tehtiin kustannusvertailuja kolmelle matalatehoiselle syrjäseutujen verkkohaaraosalle yhtiön investointipäätöksien tueksi, kun verkon uusimisvaihe painottuu tulevina vuosina yhä enemmän haaraverkkoihin. Valituille keskijännitehaaroille tehtiin erilaisia saneeraussuunnitelmia, joille elinkaarikustannukset laskettiin. Yhtiön omaan käyttöön investointien kannattavuutta arvioitiin määrittämällä niille regulaation kautta lasketut kassavirrat sekä sisäiset korkokannat. Lisäksi käytettyjen laskentaparametrien vaikuttavuuksia vertailtiin erilaisten skenaarioiden kautta.

Tutkittujen haarajohtojen erilaisista lähtökohdista huolimatta saadut tulokset haarojen välillä olivat hyvin samankaltaisia. Käytetyillä laskentaparametreillä ja -metodeilla kustannustehokkaimmaksi keskijännitejohtojen saneeraustavaksi osoittautui johtokadun siirtäminen tien varteen. Lisäksi 1000 V:n tekniikan hyödyntäminen haaroissa mahdollisuuksien mukaan pienensi elinkaarikustannuksia kaikilla johtohaaroilla. Johtokadun paikalleensaneeraaminen vain pylväsrakenteet vaihtamalla osoittautui kuitenkin potentiaaliseksi saneerausvaihtoehdoksi johtohaaroille, joilla on suuri riski tulla puretuksi suunniteltua aiemmin. Elinkaarikustannuksiltaan maakaapelointi osoittautui matalatehoisilla johtohaaroilla noin 20–30 % kalliimmaksi kuin kustannustehokkain ilmajohtovaihtoehto, mutta regulaatiota vasten se näyttäytyi kannattavimpana investointivaihtoehtona. Saadut tulokset osoittivat, ettei olemassa ole yksiselitteistä vastausta parhaasta saneeraustavasta.

The security of supply requirements of the 2013 Electricity Market Act amendment and the inherent need for renewal of the electricity distribution network, which was mainly built in the 1960s and 1970s, mean the need for extensive network renewal measures for electricity distribution companies in the coming years. This master’s thesis has been commissioned by Kajave Oy, which operates as a distribution network operator mainly in sparsely populated Kainuu region. The planning of network renovation is hampered by uncertainty about the future development of connection numbers and consumption behavior in rural areas.

In the thesis, cost comparisons were made for three low-power network branches in remote areas to support the company's investment decisions, as the network renewal phase will focus more and more on branch lines in the coming years. Various renewal plans were made for the selected medium voltage branches, for which the life cycle costs were calculated. For the company’s own use, profitability of the investments was assessed by IRRs and cash flows calculated through regulation. In addition, the effectiveness of the calculation parameters used were compared through different scenarios.

Despite the differences between the examined branch lines, the results were very similar. With the calculation parameters and methods used, the most cost-effective way to renovate medium voltage lines proved to be to relocate electricity lines along the roads. In addition, the utilization of 1000 V technology in the branches reduced the life cycle costs in all cases. However, the renovation of the current overhead electricity lines only by replacing the column structures proved to be a potential renovation option for branches with a high risk of dismantling earlier than planned. In terms of life cycle costs, underground cabling proved to be about 20–30% more expensive than the most cost-effective overhead line option, but against regulation it proved to be the most profitable investment option. The results obtained showed that there is no unambiguous answer to the best renovation practice.