Sähkönkulutuksen huipputehon ohjauksen vaikutukset Suomen sähköntuotantoon

Seppo Kärkkäinen, Juhani Rouvali

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Tutkimuksessa on selvitetty sähkön kulutuksen ohjauksen merkitystä valtakunnallisen sähköntuotantojärjestelmän kannalta. Raportin alussa on tarkasteltu sähkön kulutuksen vaihtelua, sen merkitystä sähköjärjestelmän kannalta sekä mahdollisuuksia sähkön kulutuksen ja tuotannon entistä parempaan hallintaan. Tämän perusteella on määritelty tutkimuksen tavoitteeksi selvittää kulutuksen ohjauksen merkitystä kulutuksen huipputehon pienentämisen kannalta. Keinoja tähän ovat kulutuksen huipun leikkaus tai kulutuksen siirtäminen toiseen ajankohtaan. Teknisesti tämä voidaan saada aikaan joko keskitetyllä tehon ohjauksella ja/tai epäsuoralla ohjauksella tariffien avulla. Ohjaukseen sopivia kuormia löytyy lähinnä suurteollisuudesta, pien- ja keskisuuresta teollisuudesta, palvelusektorilta sekä sähkölämmityksestä. Suurin potentiaali on teollisuudessa, mutta se ei yleensä sovi suoraan ohjaukseen. Lämmityskulutusta ohjataan jo tällä hetkellä monilla paikkakunnilla. Tutkimuksen yhteydessä kehitettiin malli, jolla eri kuluttajaryhmien suoran ja epäsuoran ohjauksen valtakunnallisia vaikutuksia voidaan selvittää. Mallin avulla selvitettiin esimerkkilaskelmina tariffiohjauksen kautta tapahtuvan varaavan ja osittain varaavan sähkölämmityksen osuuden kasvun vaikutuksia. Tällöin todettiin, että suuntaamalla uusista sähkölämmityskuluttajista 40 % varaaviin järjestelmiin sen sijaan, että suoran sähkölämmityksen osuus säilyisi nykyisellään (84 %), voitaisiin huipputehon tarvetta pienentää 100 200 MW vuoteen 1995 mennessä. Tehonsäästön lisäksi saavutetaan sähkön tuotantokustannusten säästöä 10 20 milj. mk / a. Toisaalta varaavat järjestelmät vaativat kuluttajilta enemmän investointeja kuin suora sähkölämmitys. Tätä ei tässä työssä ole lähemmin tarkasteltu. Suoralla tehon ohjauksella pyritään tasoittamaan ennen kaikkea sähkön valtakunnallista vuorokausivaihtelua. Tässä työssä pidettiin lähtokohtana ns. jäännöskulutuksen vaihtelua, joka pyrittiin tasoittamaan. Jäännöskulutuksella tarkoitetaan sitä kulutusta, joka jää jäljelle, kun kokonaiskulutuksesta vähennetään tuonnin, vesivoiman sekä teollisuuden ja kaukolämpölaitosten vastapainetuotannon osuudet. Jäännöskulutuksen vaihtelu vuorokausikeskiarvon suhteen on tällä hetkellä vuorokausityypistä riippuen 100 400 MW, ja sen arvioidaan kasvavan vuoteen 1995 mennessä 200 .700 MWiin. Suoritettujen laskelmien pohjalta arvioitiin suoralla tehon ohjauksella päästävän parhaimmillaan n.200 MW:n huipputehon pienenemiseen, mikä edellyttää n. 600 MW:n ohjattavia kuormia. Realistisempi arvio lienee kuitenkin 100 150 MW. Vuosittaisiksi kapasiteettisäästöiksi saadaan 15 20 milj. mk olettaen, että huipputehon pienentäminen pienentää vastaavalla määrällä kaasuturpiinilaitosten rakentamistarvetta. Energiahyöty on suoralla tehon ohjauksella huomattavasti pienempi eli alle 10 % tehohyödystä. Keskitetyn tehon ohjauksen kannattavuutta arvioitiin vertaamalla saavutettua hyötyä ohjauksen toteutusjärjestelmästä aiheutuviin kustannuksiin. Todettiin, että ohjattavan tehon tulisi olla vähintään 23 kW kohdetta kohti. Suurempi hyöty saavutetaan luonnollisesti isompien koeteiden ohjauksesta.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages95
ISBN (Print)951-38-2671-7
Publication statusPublished - 1986
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

NameTutkimuksia / Valtion teknillinen tutkimuskeskus
PublisherVTT
Volume424

Fingerprint

Finland
Costs and Cost Analysis

Keywords

  • electric power generation
  • load control
  • energy economy
  • mathematical models
  • Finland

Cite this

Kärkkäinen, S., & Rouvali, J. (1986). Sähkönkulutuksen huipputehon ohjauksen vaikutukset Suomen sähköntuotantoon. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 424
Kärkkäinen, Seppo ; Rouvali, Juhani. / Sähkönkulutuksen huipputehon ohjauksen vaikutukset Suomen sähköntuotantoon. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1986. 95 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 424).
@book{c98e9ded1b42445180ef6eae44597773,
title = "S{\"a}hk{\"o}nkulutuksen huipputehon ohjauksen vaikutukset Suomen s{\"a}hk{\"o}ntuotantoon",
abstract = "Tutkimuksessa on selvitetty s{\"a}hk{\"o}n kulutuksen ohjauksen merkityst{\"a} valtakunnallisen s{\"a}hk{\"o}ntuotantoj{\"a}rjestelm{\"a}n kannalta. Raportin alussa on tarkasteltu s{\"a}hk{\"o}n kulutuksen vaihtelua, sen merkityst{\"a} s{\"a}hk{\"o}j{\"a}rjestelm{\"a}n kannalta sek{\"a} mahdollisuuksia s{\"a}hk{\"o}n kulutuksen ja tuotannon entist{\"a} parempaan hallintaan. T{\"a}m{\"a}n perusteella on m{\"a}{\"a}ritelty tutkimuksen tavoitteeksi selvitt{\"a}{\"a} kulutuksen ohjauksen merkityst{\"a} kulutuksen huipputehon pienent{\"a}misen kannalta. Keinoja t{\"a}h{\"a}n ovat kulutuksen huipun leikkaus tai kulutuksen siirt{\"a}minen toiseen ajankohtaan. Teknisesti t{\"a}m{\"a} voidaan saada aikaan joko keskitetyll{\"a} tehon ohjauksella ja/tai ep{\"a}suoralla ohjauksella tariffien avulla. Ohjaukseen sopivia kuormia l{\"o}ytyy l{\"a}hinn{\"a} suurteollisuudesta, pien- ja keskisuuresta teollisuudesta, palvelusektorilta sek{\"a} s{\"a}hk{\"o}l{\"a}mmityksest{\"a}. Suurin potentiaali on teollisuudessa, mutta se ei yleens{\"a} sovi suoraan ohjaukseen. L{\"a}mmityskulutusta ohjataan jo t{\"a}ll{\"a} hetkell{\"a} monilla paikkakunnilla. Tutkimuksen yhteydess{\"a} kehitettiin malli, jolla eri kuluttajaryhmien suoran ja ep{\"a}suoran ohjauksen valtakunnallisia vaikutuksia voidaan selvitt{\"a}{\"a}. Mallin avulla selvitettiin esimerkkilaskelmina tariffiohjauksen kautta tapahtuvan varaavan ja osittain varaavan s{\"a}hk{\"o}l{\"a}mmityksen osuuden kasvun vaikutuksia. T{\"a}ll{\"o}in todettiin, ett{\"a} suuntaamalla uusista s{\"a}hk{\"o}l{\"a}mmityskuluttajista 40 {\%} varaaviin j{\"a}rjestelmiin sen sijaan, ett{\"a} suoran s{\"a}hk{\"o}l{\"a}mmityksen osuus s{\"a}ilyisi nykyisell{\"a}{\"a}n (84 {\%}), voitaisiin huipputehon tarvetta pienent{\"a}{\"a} 100 200 MW vuoteen 1995 menness{\"a}. Tehons{\"a}{\"a}st{\"o}n lis{\"a}ksi saavutetaan s{\"a}hk{\"o}n tuotantokustannusten s{\"a}{\"a}st{\"o}{\"a} 10 20 milj. mk / a. Toisaalta varaavat j{\"a}rjestelm{\"a}t vaativat kuluttajilta enemm{\"a}n investointeja kuin suora s{\"a}hk{\"o}l{\"a}mmitys. T{\"a}t{\"a} ei t{\"a}ss{\"a} ty{\"o}ss{\"a} ole l{\"a}hemmin tarkasteltu. Suoralla tehon ohjauksella pyrit{\"a}{\"a}n tasoittamaan ennen kaikkea s{\"a}hk{\"o}n valtakunnallista vuorokausivaihtelua. T{\"a}ss{\"a} ty{\"o}ss{\"a} pidettiin l{\"a}htokohtana ns. j{\"a}{\"a}nn{\"o}skulutuksen vaihtelua, joka pyrittiin tasoittamaan. J{\"a}{\"a}nn{\"o}skulutuksella tarkoitetaan sit{\"a} kulutusta, joka j{\"a}{\"a} j{\"a}ljelle, kun kokonaiskulutuksesta v{\"a}hennet{\"a}{\"a}n tuonnin, vesivoiman sek{\"a} teollisuuden ja kaukol{\"a}mp{\"o}laitosten vastapainetuotannon osuudet. J{\"a}{\"a}nn{\"o}skulutuksen vaihtelu vuorokausikeskiarvon suhteen on t{\"a}ll{\"a} hetkell{\"a} vuorokausityypist{\"a} riippuen 100 400 MW, ja sen arvioidaan kasvavan vuoteen 1995 menness{\"a} 200 .700 MWiin. Suoritettujen laskelmien pohjalta arvioitiin suoralla tehon ohjauksella p{\"a}{\"a}st{\"a}v{\"a}n parhaimmillaan n.200 MW:n huipputehon pienenemiseen, mik{\"a} edellytt{\"a}{\"a} n. 600 MW:n ohjattavia kuormia. Realistisempi arvio lienee kuitenkin 100 150 MW. Vuosittaisiksi kapasiteettis{\"a}{\"a}st{\"o}iksi saadaan 15 20 milj. mk olettaen, ett{\"a} huipputehon pienent{\"a}minen pienent{\"a}{\"a} vastaavalla m{\"a}{\"a}r{\"a}ll{\"a} kaasuturpiinilaitosten rakentamistarvetta. Energiahy{\"o}ty on suoralla tehon ohjauksella huomattavasti pienempi eli alle 10 {\%} tehohy{\"o}dyst{\"a}. Keskitetyn tehon ohjauksen kannattavuutta arvioitiin vertaamalla saavutettua hy{\"o}ty{\"a} ohjauksen toteutusj{\"a}rjestelm{\"a}st{\"a} aiheutuviin kustannuksiin. Todettiin, ett{\"a} ohjattavan tehon tulisi olla v{\"a}hint{\"a}{\"a}n 23 kW kohdetta kohti. Suurempi hy{\"o}ty saavutetaan luonnollisesti isompien koeteiden ohjauksesta.",
keywords = "electric power generation, load control, energy economy, mathematical models, Finland",
author = "Seppo K{\"a}rkk{\"a}inen and Juhani Rouvali",
year = "1986",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-2671-7",
series = "Tutkimuksia / Valtion teknillinen tutkimuskeskus",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
address = "Finland",

}

Kärkkäinen, S & Rouvali, J 1986, Sähkönkulutuksen huipputehon ohjauksen vaikutukset Suomen sähköntuotantoon. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, no. 424, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Sähkönkulutuksen huipputehon ohjauksen vaikutukset Suomen sähköntuotantoon. / Kärkkäinen, Seppo; Rouvali, Juhani.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1986. 95 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 424).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Sähkönkulutuksen huipputehon ohjauksen vaikutukset Suomen sähköntuotantoon

AU - Kärkkäinen, Seppo

AU - Rouvali, Juhani

PY - 1986

Y1 - 1986

N2 - Tutkimuksessa on selvitetty sähkön kulutuksen ohjauksen merkitystä valtakunnallisen sähköntuotantojärjestelmän kannalta. Raportin alussa on tarkasteltu sähkön kulutuksen vaihtelua, sen merkitystä sähköjärjestelmän kannalta sekä mahdollisuuksia sähkön kulutuksen ja tuotannon entistä parempaan hallintaan. Tämän perusteella on määritelty tutkimuksen tavoitteeksi selvittää kulutuksen ohjauksen merkitystä kulutuksen huipputehon pienentämisen kannalta. Keinoja tähän ovat kulutuksen huipun leikkaus tai kulutuksen siirtäminen toiseen ajankohtaan. Teknisesti tämä voidaan saada aikaan joko keskitetyllä tehon ohjauksella ja/tai epäsuoralla ohjauksella tariffien avulla. Ohjaukseen sopivia kuormia löytyy lähinnä suurteollisuudesta, pien- ja keskisuuresta teollisuudesta, palvelusektorilta sekä sähkölämmityksestä. Suurin potentiaali on teollisuudessa, mutta se ei yleensä sovi suoraan ohjaukseen. Lämmityskulutusta ohjataan jo tällä hetkellä monilla paikkakunnilla. Tutkimuksen yhteydessä kehitettiin malli, jolla eri kuluttajaryhmien suoran ja epäsuoran ohjauksen valtakunnallisia vaikutuksia voidaan selvittää. Mallin avulla selvitettiin esimerkkilaskelmina tariffiohjauksen kautta tapahtuvan varaavan ja osittain varaavan sähkölämmityksen osuuden kasvun vaikutuksia. Tällöin todettiin, että suuntaamalla uusista sähkölämmityskuluttajista 40 % varaaviin järjestelmiin sen sijaan, että suoran sähkölämmityksen osuus säilyisi nykyisellään (84 %), voitaisiin huipputehon tarvetta pienentää 100 200 MW vuoteen 1995 mennessä. Tehonsäästön lisäksi saavutetaan sähkön tuotantokustannusten säästöä 10 20 milj. mk / a. Toisaalta varaavat järjestelmät vaativat kuluttajilta enemmän investointeja kuin suora sähkölämmitys. Tätä ei tässä työssä ole lähemmin tarkasteltu. Suoralla tehon ohjauksella pyritään tasoittamaan ennen kaikkea sähkön valtakunnallista vuorokausivaihtelua. Tässä työssä pidettiin lähtokohtana ns. jäännöskulutuksen vaihtelua, joka pyrittiin tasoittamaan. Jäännöskulutuksella tarkoitetaan sitä kulutusta, joka jää jäljelle, kun kokonaiskulutuksesta vähennetään tuonnin, vesivoiman sekä teollisuuden ja kaukolämpölaitosten vastapainetuotannon osuudet. Jäännöskulutuksen vaihtelu vuorokausikeskiarvon suhteen on tällä hetkellä vuorokausityypistä riippuen 100 400 MW, ja sen arvioidaan kasvavan vuoteen 1995 mennessä 200 .700 MWiin. Suoritettujen laskelmien pohjalta arvioitiin suoralla tehon ohjauksella päästävän parhaimmillaan n.200 MW:n huipputehon pienenemiseen, mikä edellyttää n. 600 MW:n ohjattavia kuormia. Realistisempi arvio lienee kuitenkin 100 150 MW. Vuosittaisiksi kapasiteettisäästöiksi saadaan 15 20 milj. mk olettaen, että huipputehon pienentäminen pienentää vastaavalla määrällä kaasuturpiinilaitosten rakentamistarvetta. Energiahyöty on suoralla tehon ohjauksella huomattavasti pienempi eli alle 10 % tehohyödystä. Keskitetyn tehon ohjauksen kannattavuutta arvioitiin vertaamalla saavutettua hyötyä ohjauksen toteutusjärjestelmästä aiheutuviin kustannuksiin. Todettiin, että ohjattavan tehon tulisi olla vähintään 23 kW kohdetta kohti. Suurempi hyöty saavutetaan luonnollisesti isompien koeteiden ohjauksesta.

AB - Tutkimuksessa on selvitetty sähkön kulutuksen ohjauksen merkitystä valtakunnallisen sähköntuotantojärjestelmän kannalta. Raportin alussa on tarkasteltu sähkön kulutuksen vaihtelua, sen merkitystä sähköjärjestelmän kannalta sekä mahdollisuuksia sähkön kulutuksen ja tuotannon entistä parempaan hallintaan. Tämän perusteella on määritelty tutkimuksen tavoitteeksi selvittää kulutuksen ohjauksen merkitystä kulutuksen huipputehon pienentämisen kannalta. Keinoja tähän ovat kulutuksen huipun leikkaus tai kulutuksen siirtäminen toiseen ajankohtaan. Teknisesti tämä voidaan saada aikaan joko keskitetyllä tehon ohjauksella ja/tai epäsuoralla ohjauksella tariffien avulla. Ohjaukseen sopivia kuormia löytyy lähinnä suurteollisuudesta, pien- ja keskisuuresta teollisuudesta, palvelusektorilta sekä sähkölämmityksestä. Suurin potentiaali on teollisuudessa, mutta se ei yleensä sovi suoraan ohjaukseen. Lämmityskulutusta ohjataan jo tällä hetkellä monilla paikkakunnilla. Tutkimuksen yhteydessä kehitettiin malli, jolla eri kuluttajaryhmien suoran ja epäsuoran ohjauksen valtakunnallisia vaikutuksia voidaan selvittää. Mallin avulla selvitettiin esimerkkilaskelmina tariffiohjauksen kautta tapahtuvan varaavan ja osittain varaavan sähkölämmityksen osuuden kasvun vaikutuksia. Tällöin todettiin, että suuntaamalla uusista sähkölämmityskuluttajista 40 % varaaviin järjestelmiin sen sijaan, että suoran sähkölämmityksen osuus säilyisi nykyisellään (84 %), voitaisiin huipputehon tarvetta pienentää 100 200 MW vuoteen 1995 mennessä. Tehonsäästön lisäksi saavutetaan sähkön tuotantokustannusten säästöä 10 20 milj. mk / a. Toisaalta varaavat järjestelmät vaativat kuluttajilta enemmän investointeja kuin suora sähkölämmitys. Tätä ei tässä työssä ole lähemmin tarkasteltu. Suoralla tehon ohjauksella pyritään tasoittamaan ennen kaikkea sähkön valtakunnallista vuorokausivaihtelua. Tässä työssä pidettiin lähtokohtana ns. jäännöskulutuksen vaihtelua, joka pyrittiin tasoittamaan. Jäännöskulutuksella tarkoitetaan sitä kulutusta, joka jää jäljelle, kun kokonaiskulutuksesta vähennetään tuonnin, vesivoiman sekä teollisuuden ja kaukolämpölaitosten vastapainetuotannon osuudet. Jäännöskulutuksen vaihtelu vuorokausikeskiarvon suhteen on tällä hetkellä vuorokausityypistä riippuen 100 400 MW, ja sen arvioidaan kasvavan vuoteen 1995 mennessä 200 .700 MWiin. Suoritettujen laskelmien pohjalta arvioitiin suoralla tehon ohjauksella päästävän parhaimmillaan n.200 MW:n huipputehon pienenemiseen, mikä edellyttää n. 600 MW:n ohjattavia kuormia. Realistisempi arvio lienee kuitenkin 100 150 MW. Vuosittaisiksi kapasiteettisäästöiksi saadaan 15 20 milj. mk olettaen, että huipputehon pienentäminen pienentää vastaavalla määrällä kaasuturpiinilaitosten rakentamistarvetta. Energiahyöty on suoralla tehon ohjauksella huomattavasti pienempi eli alle 10 % tehohyödystä. Keskitetyn tehon ohjauksen kannattavuutta arvioitiin vertaamalla saavutettua hyötyä ohjauksen toteutusjärjestelmästä aiheutuviin kustannuksiin. Todettiin, että ohjattavan tehon tulisi olla vähintään 23 kW kohdetta kohti. Suurempi hyöty saavutetaan luonnollisesti isompien koeteiden ohjauksesta.

KW - electric power generation

KW - load control

KW - energy economy

KW - mathematical models

KW - Finland

M3 - Report

SN - 951-38-2671-7

T3 - Tutkimuksia / Valtion teknillinen tutkimuskeskus

BT - Sähkönkulutuksen huipputehon ohjauksen vaikutukset Suomen sähköntuotantoon

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Kärkkäinen S, Rouvali J. Sähkönkulutuksen huipputehon ohjauksen vaikutukset Suomen sähköntuotantoon. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1986. 95 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 424).