Sähkövaraston hyödyntäminen vesivoimalaitoksen yhteydessä

Abstract

Tässä diplomityössä tutkitaan sähkövaraston hyödyntämistä reservimarkkinakäytössä vesivoimalan yhteydessä. Työn toimeksiantajana toimii Savon Voima Oyj. Uusiutuvan ja sääriippuvan energian tuotantomuotojen osuuden kasvaessa sähköjärjestelmä joutuu entistä kovemman rasituksen kohteeksi. Sähkövarastot pystyvät osittain vastaamaan kasvavaan säätötarpeeseen. Työ on ajankohtainen, sillä uusia reservikohteita tarvitaan tulevaisuudessa paljon. Vesivoimalan yhteyteen sijoitettavasta sähkövarastosta on vain vähän tutkimustietoa saatavilla, joten tämä työ on hyödyllinen Savon Voimalle kartoittaessaan uusia liiketoimintamahdollisuuksia.

Työssä esitellään tähän sovelluskohteeseen parhaiten käyvät sähkön varastointiteknologiat. Fingridin ylläpitämät reservimarkkinat ja niiden tekniset vaatimukset esitellään. Lisäksi otetaan kantaa reservimarkkinoilla tapahtuviin uudistuksiin ja tulevaisuudennäkymiin. Reservimarkkinoilta saatavia tuottoja vertaillaan keskenään ja määritetään tuottoisimmat reservimarkkinat. Valittujen lähtötietojen ja tuottopotentiaalien perusteella tehdään kannattavuuslaskennat akkuinvestoinnille. Kannattavuuden mittareina käytetään nettonykyarvoa ja sisäistä korkokantaa. Saadut tulokset esitetään ja niille tehdään herkkyystarkastelu riskien arvioimiseksi.

Työssä saatujen tuloksien mukaan automaattinen taajuudenpalautusreservi ja taajuusohjatun käyttöreservin tuntimarkkina ovat kannattavia. Muita reservimarkkinoita ei saatu kannattaviksi valituilla lähtötiedoilla. Kannattavuuslaskennassa oletetaan, että reservikohdetta tarjotaan vain yhdelle markkinalle. Todellisuudessa reservikohdetta voi tarjota usealle markkinalle ja tarjousten tekemiseen on käytettävissä optimointipalveluja.

This thesis examines the utilization of an energy storage system in reserve market applications in connection with a hydropower plant. The commissioning company for this work is Savon Voima Oyj. As the share of renewable and weather-dependent energy production methods increases, the power system faces greater stress. Energy storage systems can partially meet the growing need for balancing. This work is timely, as new reserve resources will be increasingly needed in the future. There is limited research available on energy storage systems integrated with hydropower plants, making this study beneficial for Savon Voima in exploring new business opportunities.

The thesis presents the most suitable energy storage technologies for this application. The reserve markets maintained by Fingrid and their technical requirements are introduced. Additionally, the thesis addresses the ongoing changes and future outlooks in the reserve markets. The potential revenues from different reserve markets are compared, and the most profitable markets are identified. Based on the selected input data and revenue potentials, profitability calculations for the battery investment are conducted. Net present value and internal rate of return are used as measures of profitability. The results are presented, and a sensitivity analysis is performed to assess risks.

According to the results, the automatic frequency restoration reserve and frequency containment reserve for normal operation (hourly market) are profitable. Other reserve markets were not found to be profitable with the selected input data. The profitability calculations assume that the reserve resource is offered to only one market. In reality, the reserve resource can be offered to multiple markets, and optimization services are available for making offers.