Sähkön laadun ja jakelun luotettavuuden hallinta: State of art -selvitys

Tämä tutkimus on osa projektia "Keskikoon energiavarastojen hyödyntäminen hajautetussa sähkönjakelussa". Tässä vuoden 2004 tutkimusosiossa tarkastellaan sähkön laatuun liittyviä kysymyksiä, laiteratkaisuja ja sähkön laadun hallintaan soveltuvia energiavarastoja pohjatyönä projektiin kuuluvan sähkönlaatuaseman konseptin määrittämistä varten. Sähkön laadun hallinta on tulossa maailmanlaajuisestikin katseltuna yhä tärkeämmäksi kysymykseksi sekä sähkön siirron että jakelun alueella. Sähkön laadun hallinta ja jakelun luotettavuus on myös nähty erääksi hajautetun energian jakelun kriittiseksi kohdaksi. Hajautetun tuotannon yhteydessä nähdään myös pienjännitejakelussa energiavarastoinnin ja sähkön laadun hallinnan laitteiden kasvava tarve. Sähkön laadun hallintaan liittyvinä laiteratkaisuina tehoelektroniikan komponenttien käyttöön perustuvat ns. Flexible AC Transmission Systems (FACTS) -laitteet ovat viime aikoina tulleet kustannustehokkaaksi ja joustavaksi ratkaisuvaihtoehdoksi perinteisesti käytettyjen menetelmien rinnalle. Hajautetun jakelun myötä myös FACTS-laitteiden käyttöön ja kehitykseen liittyvä tutkimus on suuntautunut pienjännitepuolen sovelluksiin (vrt. Euroopan maiden 3-vuotinen yhteistyöprojekti DGFACTS). FACTS-laitteissa hyödynnetään erityyppisiä energiavarastoja, jotka sekä parantavat että monipuolistavat laitteiden toimintaa. Tässä julkaisussa tehdään katsaus lähinnä Suomessa voimassa olevaan sähkön laadun ja jakelun luotettavuuden hallintaan liittyvään ohjeistukseen ja standardointiin. Julkaisussa tarkastellaan myös häiriökeskeytyksiin ja jännitekuoppiin liittyviä asioita (syyt, vaikutus, vaihtelu, kustannukset). Julkaisussa esitetään sähkön laadun hallinnan ja etenkin FACTS-laitteiden state of art -tarkastelu pääkohtina katkeamaton sähkön syöttö (UPS-laitteet), loistehon ja harmonisten yliaaltojen hallinnan laitteet ja ylijännitteiden, jännitekuoppien ja katkosten hallinnan laitteet. Lisäksi tarkastellaan sähkön laadun hallinnan laitteiden kustannuksia ja uusimpia laiteratkaisuja. Julkaisussa esitetään myös viimeisimmät kansainväliset tutkimustulokset energiavarastojen ominaisuuksista ja kustannuksista ja tarkastellaan sähkön laadun hallinnan laitteisiin liitettäviä potentiaalisia energianvarastointiratkaisuja, joista uusinta lupaavaa teknologiaa edustavat superkondensaattorit ja litiumakut.