Kysyntäjousto osana suunnitteluprosessia
Tenhunen, Henrik (2025)
Diplomityö
2025
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025073080084
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025073080084
Tiivistelmä
Tämä diplomityö on tehty Ramboll Finland Oy:lle ja sen tarkoituksena on selvittää kysyntäjouston suunnittelun nykytila, sekä kehittää kysyntäjouston suunnitteluprosessia. Työssä otetaan tarkasteluun myös konkreettinen case-kohde, jonka avulla havainnollistetaan kysyntäjouston mahdollisuuksia rakennushankkeissa. Työn teoriaosuudessa käydään läpi reservimarkkinoiden toimintaa, kysyntäjoustoa terminä, sen toteutusta ja siihen liittyvää laitteistoa, kysyntäjouston suunnitteluprosessin kehittämisen pohjaksi.
Case-tutkimuksessa määritetään Helsingissä sijaitsevan rakennuskohteen lämmitysjärjestelmän kysyntäjoustopotentiaali. Tutkimuksessa simuloidaan rakennukseen lämpöpumpun tukilämmityksenä toimivan sähkökattilan liittämistä reservimarkkinoille ja järjestelmän kannattavuutta mallinnetaan vertaamalla sitä vaihtoehtoisiin lämmitysratkaisuihin. Simuloinnin tuloksena saadaan FCR-D ylös- ja alassäätömarkkinoiden kysyntäjoustoprofiilit Fingridin avointa dataa hyödyntämällä ja kustannusmallinnuksen avulla verrataan FCR-D- ja aFRR-markkinoiden kannattavuutta. FCR-D- ja aFRR-markkinat ovat tutkimuksen perusteella parhaat vaihtoehdot sähkökattilan liittämiseen kysyntäjoustomarkkinoille, sillä niillä voidaan osallistua alassäätö-markkinoille ja markkinoilla olevat sähkökattilat pystyvät osallistumaan näille markkinapaikoille. aFRR-markkina tarjoaa laskennallisesti korkeampaa tuottoa kuin FCR-D markkina, mutta sitä ei voi Fingridin avoimen datan perusteella mallintaa yhtä tarkasti kuin FCR-D markkinaa. Case-tutkimuksen lopputuloksena reservimarkkinoille osallistuminen on kannattavaa case-tutkimuksen kaltaisille rakennuskohteille.
Suunnitteluprosessin kehittämistä varten tehty kyselytutkimus avaa kysyntäjoustosuunnittelun nykytilaa ja sen tulosten pohjalta laaditaan kehityssuunnitelma. Kyselytutkimuksen ja teoriaosuuden perusteella selviää, että kysyntäjouston huomioimiseksi sähkösuunnittelussa on puutteelliset vaatimukset ja tärkein kehityskohde on lisätä vaatimus kysyntäjouston huomioimisesta projektin suunnitteluohjeeseen. This thesis was made for Ramboll Finland Oy, and its purpose was to investigate the current state of demand response planning and to develop the demand response planning process. The thesis also includes a case study, which illustrates the possibilities of demand response in construction projects. The theoretical part of the work covers the basics of reserve markets, demand response as a term, its implementation and related systems, to provide a basis for the development of the demand response planning process.
The case study defines the demand response potential of a heating system in a building located in Helsinki. The study simulates connecting an ground heat supporting electric boiler to reserve markets and the profitability of the system is modeled by comparing it to alternative heating solutions. The simulation result provides demand response profiles for the FCR-D up- and down-regulation markets by utilizing Fingrid's open data, and cost modeling is used to compare the profitability of the FCR-D and aFRR markets. According to the study, the FCR-D and aFRR markets are the best options for using the electric boiler in demand response, as they allow participation in the down-regulation markets and the electric boilers available on the market can participate in these marketplaces. The aFRR market offers a theoretically higher return than the FCR-D market, but it cannot be modeled as accurately as the FCR-D market based on Fingrid's open data. The outcome of the case-study indicates that participation in reserve markets is profitable for building projects like the one studied.
A survey conducted for the planning process is used to analyze the current state of demand response planning and as a part of the design process and a development plan for the design process is created based on the results. The survey and the theoretical study reveal that the requirements for demand response planning in electrical design process are inadequate, and the most important area for improvement is to add a requirement to consider demand response in the project planning guidelines.
Case-tutkimuksessa määritetään Helsingissä sijaitsevan rakennuskohteen lämmitysjärjestelmän kysyntäjoustopotentiaali. Tutkimuksessa simuloidaan rakennukseen lämpöpumpun tukilämmityksenä toimivan sähkökattilan liittämistä reservimarkkinoille ja järjestelmän kannattavuutta mallinnetaan vertaamalla sitä vaihtoehtoisiin lämmitysratkaisuihin. Simuloinnin tuloksena saadaan FCR-D ylös- ja alassäätömarkkinoiden kysyntäjoustoprofiilit Fingridin avointa dataa hyödyntämällä ja kustannusmallinnuksen avulla verrataan FCR-D- ja aFRR-markkinoiden kannattavuutta. FCR-D- ja aFRR-markkinat ovat tutkimuksen perusteella parhaat vaihtoehdot sähkökattilan liittämiseen kysyntäjoustomarkkinoille, sillä niillä voidaan osallistua alassäätö-markkinoille ja markkinoilla olevat sähkökattilat pystyvät osallistumaan näille markkinapaikoille. aFRR-markkina tarjoaa laskennallisesti korkeampaa tuottoa kuin FCR-D markkina, mutta sitä ei voi Fingridin avoimen datan perusteella mallintaa yhtä tarkasti kuin FCR-D markkinaa. Case-tutkimuksen lopputuloksena reservimarkkinoille osallistuminen on kannattavaa case-tutkimuksen kaltaisille rakennuskohteille.
Suunnitteluprosessin kehittämistä varten tehty kyselytutkimus avaa kysyntäjoustosuunnittelun nykytilaa ja sen tulosten pohjalta laaditaan kehityssuunnitelma. Kyselytutkimuksen ja teoriaosuuden perusteella selviää, että kysyntäjouston huomioimiseksi sähkösuunnittelussa on puutteelliset vaatimukset ja tärkein kehityskohde on lisätä vaatimus kysyntäjouston huomioimisesta projektin suunnitteluohjeeseen.
The case study defines the demand response potential of a heating system in a building located in Helsinki. The study simulates connecting an ground heat supporting electric boiler to reserve markets and the profitability of the system is modeled by comparing it to alternative heating solutions. The simulation result provides demand response profiles for the FCR-D up- and down-regulation markets by utilizing Fingrid's open data, and cost modeling is used to compare the profitability of the FCR-D and aFRR markets. According to the study, the FCR-D and aFRR markets are the best options for using the electric boiler in demand response, as they allow participation in the down-regulation markets and the electric boilers available on the market can participate in these marketplaces. The aFRR market offers a theoretically higher return than the FCR-D market, but it cannot be modeled as accurately as the FCR-D market based on Fingrid's open data. The outcome of the case-study indicates that participation in reserve markets is profitable for building projects like the one studied.
A survey conducted for the planning process is used to analyze the current state of demand response planning and as a part of the design process and a development plan for the design process is created based on the results. The survey and the theoretical study reveal that the requirements for demand response planning in electrical design process are inadequate, and the most important area for improvement is to add a requirement to consider demand response in the project planning guidelines.