Sähkömarkkinan hintavolatiliteetin vaikutukset sähkön kulutusjoustoon ja sähkönjakelujärjestelmään

Abstract

Tutkimuksessa on selvitetty sähkön pörssihinnan vaikutuksia pienasiakkaiden sähkönkäyttöön ja sähköverkon kuormittumiseen. Sähkön pörssihinnanvaihtelu on ollut vuodesta 2022 lähtien aiempaa suurempaa. Tähän ovat vaikuttaneet merkittävästi mm. uusiutuvan sähköenergiatuotannon lisääntyminen sekä Venäjän aloittama Ukrainan sota, joka aiheutti laajamittaisen energiakriisin. Pörssihinnan vaihtelu on myös tarjonnut sähkönkäyttäjille aiempaa suuremman kannusteen joustaa sähkönkulutuksessa omien mahdollisuuksien mukaan mm. ajoittamalla sähkönkäyttöä edullisille ajanjaksoille tai vähentämällä sähkönkäyttöä kalliiden tuntien aikana. Työssä on käytetty todellista sähkömittaus- ja sähkösopimusaineistoa. Aineistoa tutkittaessa on hyödynnetty mm. koneoppimismenetelmiä, joiden avulla on määritetty, miten eri tekijät vaikuttavat pienasiakkaiden sähkönkulutukseen. Tulosten mukaan sähkön hinnalla on ollut pörssisähköasiakkaiden sähkönkäyttöön selkeä vaikutus, joka ilmenee jo melko pienilläkin hinnan muutoksilla. Jousto on tarkastelujen mukaan noin 100 W per asiakas kun hinta nousee 100 €/MWh. Suuremmat hinnan vaihtelut vahvistavat kulutusjoustoa. Tätä tulosta tukee myös havainnot talven 2023–24 ajan korkean hinnan jaksoilta, jolloin sähkönkäyttäjät joustivat valtakunnan mittakaavassakin huomattavasti. Hintajouston verkkovaikutuksia tutkittiin haja-asutusalueelle mallinnetuilla keskimääräisillä pienjänniteverkkotopologioilla hyödyntämällä todellista mitattua sähkökulutusdataa. Analyyseissa painotettiin erikseen sekä hinnan mukaan joustavia asiakasprofiileja että ei-joustavia profiileja. Analyysien mukaan joustojen synkronoituessa sähköverkon kuormitus saattaa nousta aiempaa suuremmaksi ja jännitteet vaihdella enemmän verrattuna tilanteeseen, jossa sähkönkäyttäjät eivät jousta hinnan mukaan. Kuitenkin hintajouston verkkovaikutukset ovat tutkimuksen perusteella maltillisia, kun tarkastellaan sähköverkon symmetristä kuormittumista nykyisen tyyppisillä joustavilla asiakkailla. Sähköautojen lataustapahtumien lisääntyminen voi lisätä sähköverkon kuormittumista erityisesti hintaohjauksen lisääntyessä.

The study has examined the effects of the electricity spot price on the electricity consumption of small customers and the load on the electricity network. The fluctuation of the electricity spot price has been greater since 2022. This has been significantly influenced by, among other things, the increase in renewable electricity production and the war in Ukraine initiated by Russia, which caused a large-scale energy crisis. The fluctuation of the spot price has also offered electricity users a greater incentive than before to be flexible in their electricity consumption according to their own possibilities, e.g. by scheduling electricity use during low-cost periods or reducing electricity use during expensive hours. Real electricity measurement and electricity contract material have been used in the work. When examining the data, machine learning methods have been utilized, among other things, to determine how different factors affect the electricity consumption of small customers. According to the results, the price of electricity has had a clear impact on the electricity consumption of exchange electricity customers, which is evident even with quite small price changes. According to the analysis, the flexibility is approximately 100 W per customer when the price increases by 100 €/MWh. Larger price fluctuations strengthen consumption flexibility. This result is also supported by observations from the high price periods in the winter of 2023–24, when electricity users were significantly flexible even on a national scale. The network effects of price flexibility were studied using average low-voltage network topologies modeled for a sparsely populated area, utilizing actual measured electricity consumption data. In the analyses, both price-flexible customer profiles and non-flexible profiles were separately weighted. According to the analyses, when flexibility is synchronized, the load on the electricity network may increase and voltages may vary more compared to a situation where electricity users do not flex according to price. However, the study shows that the network effects of price flexibility are moderate when considering the symmetrical load on the electricity network with the current type of flexible customers. The increase in electric car charging events may increase the load on the electricity grid, especially as price controls increase.