Väitös sähköverkkojen ja suurjännitetekniikan alalta, DI Niina Helistö

Väitöskirjan nimi: Analysing flexibility in energy system investment planning

Tohtoriopiskelija: Niina Helistö
Vastaväittäjä: Prof. Sami Repo, Tampereen yliopisto
Kustos: Prof. Matti Lehtonen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, sähkötekniikan ja automaation laitos

Uusiutuvan energian, kuten tuulivoiman ja aurinkosähkön, käytön kasvu lisää sähköjärjestelmien joustotarpeita. Joustojen puute johtaa suuriin sähkön hintavaihteluihin, kuten on jo nähty sähkömarkkinoilla. Useat teknologiat sähkön tuotanto- ja kulutuspuolella voivat tarjota joustoja, mutta teknologiainvestointien huolellisessa suunnittelussa tarvitaan kehittyneitä menetelmiä. Menetelmien on otettava joustotarpeet huomioon riittävällä tarkkuudella. Kaksi tärkeää ominaisuutta ovat investointisuunnittelumallien aikarakenteet ja teknistaloudelliset käyttötoiminnan rajoitteet. 

Tämän väitöskirjan tavoitteena oli analysoida joustotarpeita energiajärjestelmissä sekä tarkastella ja kehittää menetelmiä investointisuunnittelumallien aikarakenteen ja käyttötoimintarajoitteiden parantamiseksi. Tulokset korostavat energiajärjestelmän ominaisuuksien vaikutusta joustotarpeisiin ja menetelmien toimivuuteen. Investointisuunnittelussa käytettyjen mallinnustyökalujen on siksi oltava helposti muokattavissa niin aikarakenteiden kuin käyttötoimintarajoitteidenkin osalta. Tulokset korostavat myös suunnittelumallien aikarakenteen roolia ja aikarakenteen kattavuuden merkitystä uusiutuvan energian käytön kasvaessa. Lisäksi tulokset tuovat esiin akkujen ja sähköautojen älykkään latauksen hyötyjä aurinkosähkövaltaisissa järjestelmissä sekä siirtoyhteyksien, lämpö- ja sähköjärjestelmien integraation ja lämpövarastojen hyötyjä tuulivoimavaltaisissa järjestelmissä. Tulosten mukaan perusvoimalle on sen sijaan vähemmän tarvetta, kun tuulivoiman ja aurinkosähkön osuus kasvaa. Optimoiduissa skenaarioissa lämpövoimakapasiteetti perustui enenevässä määrin huippu- ja säätövoimaan. 

Joustavien teknologioiden roolia koskevat tulokset tarjoavat hyödyllistä tietoa investointisuunnittelijoille, teknologiavalmistajille ja päättäjille. Aikarakenteisiin ja käyttötoimintarajoitteisiin liittyvä analyysi voi puolestaan auttaa energiajärjestelmän investointisuunnittelutyökalujen kehittäjiä ja käyttäjiä. 

Väitöskirja parantaa energiajärjestelmän investointisuunnittelumenetelmiä ja havainnollistaa energiateknologioiden vuorovaikutuksia erilaisissa sähköjärjestelmissä.

Avainsanat: aikasarjojen redusointi, aurinkoenergia, energiajärjestelmien mallinnus, energiajärjestelmien optimointi, käyttötoiminnan rajoitteet, sähköjärjestelmien suunnittelu, tuulivoima

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Yhteystiedot:

Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53