Sähköakkuenergiavarastot sähkömarkkinoilla : tarpeet ja käytön optimointi

Abstract

Tässä kandidaatintyössä tutkitaan sähköakkuenergiavarastojen tarpeellisuutta ja niiden käytön kannattavuutta sekä optimointia sähkömarkkinoilla.

Työssä esitellään sähkömarkkinoiden rakenne painottuen reservimarkkinoihin. Lisäksi tehdään katsaus sähköakkuteknologiaan ja akkujen markkinatilanteeseen. Tämän jälkeen työssä tutkitaan, minkälaisia ansaintamahdollisuuksia sähkömarkkinoilta löytyy sähköakkuenergiavaraston käytölle. Työ sisältää katsauksen sähköakkuenergiavarastojen kannattavuudesta löytyviin aineistoihin, joiden perusteella muodostetaan kuva tämänhetkisestä tilanteesta sähköakkuenergiavarasto investoinnin kannattavuudelle sähkömarkkinoilla. Lopuksi esitellään viimeaikaisia sähköakkuenergiavarastoprojekteja Suomesta ja maailmalta.

Työssä tehdyn markkinakatsauksen perusteella sähköakkuenergiavarastojen määrä on kasvussa. Tämän selittää uusiutuvien sääriippuvaisten energiantuotantomuotojen lisääntymisen myötä kasvava taajuudenhallinnan tarve, johon sähköakut soveltuvat loistavasti teknisiltä ominaisuuksiltaan. Aineistokatsauksen perusteella sähköakkuenergiavarasto ei muodostu kannattavaksi investoinniksi, jos sitä tarjotaan sähkömarkkinoille vain yksittäiselle markkinapaikalle, esimerkiksi taajuuden vakautukseen tai spot-markkina käyttöön. Sijoituksista muodostuu kannattava silloin, kun akkua tarjotaan samanaikaisesti usealle markkinapaikalle. Tällöin parhaimmat tuotot akulle saadaan FCR-N tuotteesta. Edellä mainittu useammalle markkinapaikalle tarjoaminen muodostaa monimutkaisen resurssienhallintakysymyksen akun käytölle. Tämän haasteen ratkaisemiseksi löytyy optimointipalvelujen tuottajia, joista esitellään yksi työn loppupuolella. Sähköakkuenergiavarastojen käytön lisääntyessä erilaisten optimointipalveluiden tarve ja tarjonta kasvaa myös tulevaisuudessa.

This bachelor’s thesis examines the need, profitability and optimization of battery energy storage use in the electricity markets.

The thesis examines the current structure of electricity markets with focus on the reserve markets. Additionally, it provides a review of battery technology and the current market situation for batteries. Following this, the thesis examines the earning opportunities of battery energy storages in the electricity markets. The thesis investigates material available about profitability of battery energy storage systems, from which we derive an understanding of the current profitability outlook of battery energy storage usage in the electricity market. Lastly, the thesis presents recent battery energy storage projects globally highlighting the ones located in Finland.

From the market review of the thesis, we see that the number of battery energy storage systems is increasing. This can be explained by the growing amount of weather dependent renewable energy sources which increase the need of frequency regulation of the grid for which the batteries are well suited due to their technical features. Based on the material found on the topic of profitability we find that battery energy storage systems do not form a profitable investment if offered to only one marketplace such as frequency stabilization or the spot market. Investments became profitable when multiple marketplaces were operated simultaneously. In this case the best profits were obtained from the FCR-N market. When operating battery energy storage systems for multiple marketplaces resource management becomes a complex issue. To address this challenge, there are companies that provide tools for optimization. Such company is presented at the end of this thesis.