Itä-Suomen tuulivoima energiajärjestelmässä
Mursu, Juuso (2023)
Diplomityö
2023
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023052447444
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023052447444
Tiivistelmä
Suomeen rakennetaan vuosittain merkittävä määrä uutta tuulivoimaa. Tuulivoiman tuotantokapasiteetin ennustetaan kolminkertaistuvan nykyisestä vuoteen 2030 mennessä. Sekä nykyinen että suunnitteilla oleva tuulivoima painottuu Länsi-Suomeen. Tuulivoimatuotannon jaksottaisuus aiheuttaa haasteita sähköjärjestelmälle ja näkyy muun muassa sähkön spot-hintojen vaihteluna. Tässä diplomityössä on selvitetty, millaisia vaikutuksia tuulivoiman maantieteellisellä hajauttamisella myös Itä-Suomeen olisi sähkömarkkinoiden näkökulmasta.
Diplomityössä on simuloitu neljän kuvitteellisen tuulivoimapuiston tuotantoprofiilit. Näistä kaksi sijaitsee Pohjois-Karjalassa ja yksi sekä Pohjois-Pohjanmaalla että Etelä-Karjalassa. Tuotantoprofiilien avulla on arvioitu, miten tuotannon vaihtelut tasoittuvat, jos tuotanto on hajautettu yhden sijainnin sijaan joko kahteen tai kolmeen sijaintiin. Lisäksi tutkittiin tuulivoimatuotannon ja spot-hinnan välistä riippuvuutta.
Simulaatioiden perusteella tuulivoiman hajauttamisella myös Itä-Suomeen on jossain määrin myönteisiä vaikutuksia sähköjärjestelmän kannalta. Esimerkiksi tunnit, jolloin tuulivoimatuotantoa ei ole lainkaan, vähenevät huomattavasti. Toisaalta tuulettomia jaksoja on entistä vähemmän ja ne ovat aiempaa lyhyempiä. Tuulivoimatuotannon ja spot-hintojen välistä korrelaatiota tutkimalla havaittiin, että simuloidun tuulivoimatuotannon arvo Itä-Suomessa on suurempi kuin Länsi-Suomessa. Significant amounts of new wind power are built in Finland annually. Wind power production capacity is expected to triple from the current level by 2030. Both the existing and planned wind power are concentrated in Western Finland. The intermittency of wind power production poses challenges for the electricity system and is reflected, among other things, in fluctuations of electricity spot prices. This master's thesis examines the effects of geographically distributed wind power, also to Eastern Finland, from the perspective of the electricity markets.
Four hypothetical wind farms' production profiles were simulated in the thesis, with two located in North Karelia and one in each Northern Ostrobothnia and South Karelia. The production profiles were used to evaluate how production fluctuations would level out if production was distributed across two or three locations instead of one. Additionally, the dependence between wind power production and spot prices was investigated.
Based on the simulations, wind power in Eastern Finland has some positive effects on the electricity system. For example, the hours with no wind power production at all are significantly reduced. On the other hand, windless periods are less frequent and shorter than before. By studying the correlation between simulated wind power production and spot prices, it was observed that the value of simulated wind power production in Eastern Finland is higher than in Western Finland.
Diplomityössä on simuloitu neljän kuvitteellisen tuulivoimapuiston tuotantoprofiilit. Näistä kaksi sijaitsee Pohjois-Karjalassa ja yksi sekä Pohjois-Pohjanmaalla että Etelä-Karjalassa. Tuotantoprofiilien avulla on arvioitu, miten tuotannon vaihtelut tasoittuvat, jos tuotanto on hajautettu yhden sijainnin sijaan joko kahteen tai kolmeen sijaintiin. Lisäksi tutkittiin tuulivoimatuotannon ja spot-hinnan välistä riippuvuutta.
Simulaatioiden perusteella tuulivoiman hajauttamisella myös Itä-Suomeen on jossain määrin myönteisiä vaikutuksia sähköjärjestelmän kannalta. Esimerkiksi tunnit, jolloin tuulivoimatuotantoa ei ole lainkaan, vähenevät huomattavasti. Toisaalta tuulettomia jaksoja on entistä vähemmän ja ne ovat aiempaa lyhyempiä. Tuulivoimatuotannon ja spot-hintojen välistä korrelaatiota tutkimalla havaittiin, että simuloidun tuulivoimatuotannon arvo Itä-Suomessa on suurempi kuin Länsi-Suomessa.
Four hypothetical wind farms' production profiles were simulated in the thesis, with two located in North Karelia and one in each Northern Ostrobothnia and South Karelia. The production profiles were used to evaluate how production fluctuations would level out if production was distributed across two or three locations instead of one. Additionally, the dependence between wind power production and spot prices was investigated.
Based on the simulations, wind power in Eastern Finland has some positive effects on the electricity system. For example, the hours with no wind power production at all are significantly reduced. On the other hand, windless periods are less frequent and shorter than before. By studying the correlation between simulated wind power production and spot prices, it was observed that the value of simulated wind power production in Eastern Finland is higher than in Western Finland.