Kulutusjouston vaikutukset haja-asutusalueen pienjänniteverkossa

Abstract

Sääriippuvaisen tuotantokapasiteetin kasvu tarkoittaa, että sähkön loppukäyttäjien täytyy joustaa. Liikenteen ja lämmitysjärjestelmien sähköistyminen lisäävät kulutusta, mutta tarjoavat kuluttajille myös paremmat mahdollisuudet osallistua joustavaan kuluttamiseen. Uuden sähköntuotantokapasiteetin lisäksi erilaiset kriisit ovat vaikuttaneet sähkön hinnan heiluntaan. Tämä on lisännyt pörssisähkösopimusten suosioita, jolloin kuluttajille on taloudellinen intressi ohjata kulutustaan hinnan mukaan. Sähköjärjestelmän kannalta kuluttajien markkinaohjattu kulutusjousto voi näyttäytyä positiivisena ilmiönä. Kodin automaatio- ja akkujärjestelmien yleistyminen tulevaisuudessa mahdollistavat sähkön käytön optimoinnin vielä tarkemmin.

Paikallisella tasolla markkinaohjattu kulutusjousto voi olla kuitenkin haasteellista, mikäli asiakkaiden kuormat synkronoituvat. Tässä työssä tutkitaan simuloimalla, miten hintaohjattu kulutus vaikuttaa pienjänniteverkossa. Simuloinnit tehdään OpenDSS -ohjelmalla käyttämällä Monte Carlo -menetelmää. Asiakkaat ovat poimittu todellisesta kuluttajien tuntikohtaisista kulutustiedoista koostuvasta aineistosta. Asiakkaan joustavuus on määritelty spot-hinnan ja kulutuksen negatiivisen korrelaation perusteella erittäin korkean hinnan aikana. Muuntopiirien parametrit perustuvat useiden verkkoyhtiöiden tietoihin. Erittäin korkean ja matalan hinnan tilanteilla havainnollistettiin pahinta mahdollista tilannetta kuormien synkronoitumisen kannalta. Simulointien tuloksena selvisi, että kuormien synkronoituminen ei aiheuta vielä ongelmia jakelumuuntajan kuormittumisen tai asiakaspisteiden jännitteiden kannalta.

The increase in weather-dependent production capacity means that electricity end users must be flexible. Electrification of transport and heating systems increases consumption, but also offers consumers better opportunities to participate in flexible consumption. In addition to the new electricity production capacity, various crises have affected the fluctuation of electricity prices. This has increased the popularity of spot-price based electricity contracts, where consumers have an incentive in controlling their consumption according to the price. From the point of view of the electricity system, consumers' market-driven consumption flexibility can appear as a positive phenomenon. The future prevalence of home automation and battery systems will enable even more precise optimization of electricity use.

However, at the local level, market-driven consumption flexibility can be challenging if for example customers' loads are synchronized. This work studies by simulating how price-controlled consumption affects the low-voltage network. The simulations are done with the OpenDSS program using the Monte Carlo method. The customers are extracted from real consumers' hourly consumption data. The customer's flexibility is defined based on the negative correlation between the spot price and consumption during a very high price period. The parameters of transformer circuits are based on information from several distribution system operators. Very high and low-price situations illustrated the worst possible situation in terms of load synchronization. As a result of the simulations, it became clear that the synchronization of the loads does not cause problems considering the loading of transformer and voltage.