Metallinjalostusintegraatin sähkötaseen hallinta ja kysynnänjouston mahdollisuudet

Abstract

Metallinjalostusteollisuus on merkittävä sähköenergian kuluttaja. Toiminta on erittäin energiaintensiivistä. Outokumpu Oyj:n Tornion tehdasintegraatti kuluttaa yksistään Suomen sähköenergiantarpeesta noin 3,5 % (3,4TWh/v). Suurien energiavolyymien vuoksi pienikin parannus sähkötaseen hallinnassa voi kerryttää huomattavia kustannussäästöjä vuositasolla. Työ on rajattu koskemaan kulutustasetta. Tuotantotase käydään läpi esimerkinomaisesti antamaan lukijalle käsitys sähkömarkkinoiden toiminnallisista mekanismeista. Sähkötasetta voidaan parantaa tarkemmalla sähkönkulutuksen ennustamisella. Jäljelle jäävää ennustusvirhettä voidaan korjata päivänsisäisillä Elbas-markkinoilla myymällä tai ostamalla sähköä ennen varsinaista käyttötuntia. Työn tavoitteena on selvittää millä keinoilla tehdasintegraatin kulutusennustetta sekä Elbas-hankintaa voidaan parantaa ja automatisoida. Lisäksi työn tavoitteena on löytää uusia mahdollisia kysynnänjouston mahdollisuuksia sekä tutkia vuonna 2023 tulevan 15 minuutin taseselvitysjakson vaikutuksia tasesähkökustannuksiin. Kysynnänjoustoa ja siihen liittyviä sähkömarkkinoiden mekanismeja tutkitaan kirjallisin menetelmin. Tulevan 15 minuutin taseselvitysjakson kustannusvaikutuksia tutkitaan Fingridin 15 minuutin aktivoitujen alas- ja ylössäätötehojen avulla muodostaen niistä 15 minuutin ylös- ja alassäätösuunnat yhdistäen ne autenttiseen kulutusdataan. Sähkönkulutuksen ennustamiseen löydettiin parannuskeinoja. Kysynnänjouston kohteita ei löytynyt lisää jo olemassa olevien joustojen lisäksi. Tiettävästi tulevan 15 minuutin taseselvitysjakson vaikutuksista todellisiin tasesähkökustannuksiin ei ole tehty juurikaan aikaisemmin julkaistua tutkimusta. Odotusarvona oli, että 15 minuutin taseselvitysjaksoon siirtyminen saa aikaan merkittävää kulutustasesähkökustannusten nousua. Tässä työssä tutkimustuloksena osoitetaan, että kulutustasesähkökustannukset eivät muutu merkittävästi siirryttäessä tunnin taseselvitysjaksosta 15 minuutin taseselvitysjaksoon.

The metal processing industry is a significant consumer of electrical energy. The industry is extremely energy-intensive. Outokumpu Oyj’s Tornio plant alone is responsible for consuming about 3.5 % (3.4TWh/yr) of Finland’s electricity demand. Due to the large volumes of energy, even a slight improvement in electricity balance management could accumulate considerable cost savings on an annual basis. This study focuses on consumption balance. The production balance is outlined by way of example to acquaint the reader with the functional mechanisms of the electricity market. The electricity balance can be improved by a more accurate prediction of energy consumption. The remaining forecast error can be compensated by selling or buying electricity in the Elbas intraday market prior to the actual hour of use. This study aims at finding out means to improve and automate consumption forecast as well as the Elbas trading of the integrated plant. Further objectives of the study are to find new possibilities for demand response and to examine the impact of the 15-minute imbalance settlement period, to be implemented in 2023, on the costs of imbalance power. The demand response and connected mechanisms of the electricity market are studied using written methods. The cost impact of the forth-coming 15-minute imbalance settlement period is examined using Fingrid’s activated up-and down-regulation powers by forming 15-minute up-and down-regulation directions and combining them with authentic consumption data. The study succeeded in finding means to improve electricity consumption forecast. No further applications for demand response were found in addition to those that already exist. Reportedly, there has not been much previous research on the impact of the forthcoming 15-minute imbalance settlement period on the actual costs of imbalance power. It was expected that the transition into the 15-minute imbalance settlement period would lead to a significant increase in consumption imbalance power costs. The findings of this study indicate that there will not be any significant changes in the consumption imbalance power costs when transitioning from the one-hour imbalance settlement period to the 15-minute imbalance settlement period.