Demand side flexibility for solar and wind power integration

Julkaisun otsikon käännös: Kysyntäjousto aurinko- ja tuulisähkön integroinnissa

Jyri Salpakari

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Aurinko- ja tuulisähkön huomattavaa lisäämistä suunnitellaan hiilidioksidipäästöjen rajoittamiseksi energiatehokkuuden, muun vähäpäästöisen energiantuotannon sekä lämmityksen, jäähdytyksen ja liikenteen sähköistämisen lisäksi. Tämä vaatii lisää joustavuutta sähköverkkoihin. Tuulivoima on jo laskenut sähkön markkinahintaa merkittävästi, mikä tekee eri joustolähteiden tutkimisen ajankohtaiseksi. Tässä väitöskirjassa tutkitaan sähkön kysyntäjouston teknistä ja taloudellista potentiaalia aurinko- ja tuulisähkön tuotannon vaihteluihin mukautumisessa kolmella uudella optimaalisen ohjauksen laskevalla matemaattisella mallilla. Ensimmäinen mallintaa lämpöpumpun ja lämpövaraston, akut ja joustavat sähkölaitteet rakennuksessa, jossa on aurinkosähköä. Toinen keskittyy sähkön muuntamiseen lämmöksi kaukolämmössä lämpövarastojen kanssa ja joustaviin sähkönkulutuksiin kaupungissa, jossa on aurinkosähköä ja tuulivoimaa. Kolmas mallintaa lämpöpumppulämmityksen ja sähköautot taloissa, joissa on aurinkosähköä. Ensimmäisellä mallilla tutkittiin suomalaista matalaenergiataloa. Kustannusoptimaalinen ohjaus sähkön markkinahintapohjaisella tuntihinnoittelulla tuotti 13-25 % kustannussäästöä verrattuna joustamattomaan ohjaukseen vakiohintaisella ostosähköllä. Sähkön syöttö verkkoon väheni myös 8-88 %. Tarkat arvot riippuvat aurinkosähkön mitoituksesta ja valituista joustolähteistä. Sähkön verkkoon syötön estäminen laski ohjauksen energiatehokkuutta. Lämpöpumppu ja lämpövarasto sekä akut tarjosivat enemmän joustoa kuin joustavat sähkölaitteet. Toisella mallilla tutkittiin Helsinkiä. Kun aurinko- ja tuulisähkö oli mitoitettu tuottamaan noin 50 % kaupungin sähköntarpeesta paikallisen kulutuksen kautta, sähköinen kaukolämmön tuotanto lämpövarastoilla pystyi ottamaan vastaan kaiken ylijäämäsähkön. Joustavat sähkökuormat pystyivät pienentämään sähkön nettokuormaa merkittävästi. Sähköinen kaukolämpö lämpöpumpuilla ja lämpövarastoilla sekä joustaminen sähkölämmityksellä ja kaupallisella jäähdytyksellä havaittiin kannattaviksi investoinneiksi. Kolmatta mallia sovellettiin 1-10 ruotsalaisen nettonollaenergiatalon tutkimiseen. Kustannusoptimaalinen ohjaus tuotti 8-33% säästöä taloa kohti eri tapauksissa ja lisäsi aurinkosähkön omaa kulutusta huomattavasti. Akkujen lisääntynyt kuluminen laski huomattavasti sähköautojen verkkoon purkamisen lisäarvoa verrattuna pelkkään joustavaan lataamiseen.Tutkimus osoittaa, että sähköinen kaukolämmön tuotanto, hajautettu sähkölämmitys, kaupallinen jäähdytys, akut ja sähköautot ovat vaikuttavia kysyntäjouston lähteitä. Niiden käyttöä tulisi harkita sähköverkkojen joustojen lisäämiseksi aurinko- ja tuulisähkön tuotannon osuuden kasvaessa.
Julkaisun otsikon käännösKysyntäjousto aurinko- ja tuulisähkön integroinnissa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Lund, Peter, Vastuuprofessori
  • Lund, Peter, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-7326-2
Sähköinen ISBN978-952-60-7325-5
TilaJulkaistu - 2017
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • aurinkosähkö
  • tuulivoima
  • kysyntäjousto
  • joustava energiajärjestelmä
  • optimaalinen ohjaus

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Kysyntäjousto aurinko- ja tuulisähkön integroinnissa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä