Integration of variable renewable energy in national and international energy systems: modelling and assessment of flexibility requirements

Julkaisun otsikon käännös: Vaihtelevan uusiutuvan energian integroiminen kansallisiin ja kansainvälisiin energiajärjestelmiin: joustavuusvaatimusten mallinnus ja arviointi

Behnam Zakeri

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Kansalliset energiapolitiikkatoimet pyrkivät lisäämään paikallisen uusiutuvan energian osuutta ilmastotavoitteisiin pääsemiseksi ja kansallisen energiaturvallisuuden parantamiseksi. Suuren mittakaavan vaihteleva uusiutuva energia on tässä vallitseva vaihtoehto. Energiajärjestelmät käyttävät erilaisia joustavuutta lisääviä ratkaisuja sopeutuakseen vaihtelevaan uusiutuvaan tuotantoon, jotta energian tuotanto ja kysyntä vastaavat toisiaan eri aikajänteillä. Tämä väitöskirja tutkii energiajärjestelmän joustavuutta kvantitatiivisilla energiajärjestelmien mallinnuksen metodeilla tilanteissa, joissa vaihtelevaa uusiutuvaa energiaa lisätään. Aluksi määritetään energiajärjestelmän maksimaalinen joustokyky. Sitten erilaisia joustoratkaisuja ja niiden systeemitason hyötyjä verrataan. Väitöskirja tutkii myös joustavuuden markkina-arvoa määrittääkseen joustovaihtoehtojen kannattavuuden investoijan näkökulmasta. Koska kansalliset energiajärjestelmät liittyvät koko ajan kiinteämmin toisiinsa kansainvälisen sähkömarkkinan kautta, sähkömarkkinan rooli vaihtelevan uusiutuvan energian integroinnissa on keskeinen. Tämän ilmiöön tutkimiseksi tässä väitöskirjassa on kehitetty markkinapohjainen monikansallinen energiajärjestelmämalli. Malli on tuntitason simuloinnin ja optimoinnin malli, joka pystyy mallintamaan sekä kansainvälisen sähkömarkkinan että paikallisten lämpöjärjestelmien pääpiirteet tarkastelumaissa. Työn tulokset indikoivat, että Suomen energiajärjestelmän joustokyky on rajallinen ja että joustokykyä on parannettava, jotta siihen voidaan integroida yli 20% tuulivoimaa sähkön kokonaiskysynnästä. Tarkastellussa järjestelmässä suuret kaukolämpöjärjestelmiin kytketyt lämpöpumput ja lämpövarastot osoittautuivat teknis-taloudellisesti lupaavimmiksi vaihtoehdoiksi. Sähkön varastoinnin käyttö ei ole kannattavaa tämän hetken markkinoilta saatavilla korvauksilla, mutta ulkoisvaikutusten huomioiminen voisi luoda kannattavan bisnesmallin joillekin teknologioille. Näitä järjestelmätason hyötyjä määritetään työn case-tarkastelussa. Työssä on myös analysoitu kansainvälisten sähkömarkkinoiden roolia joustavuuden tarjoajana. Vaihtelevan uusiutuvan tuotannon integrointi aiheuttaa vaikutuksia myös naapurimaihin, ja yhteisvaikutukset voivat pienentää koko järjestelmän joustokykyä. Tämän väitöskirjan tulokset tuottavat tietoa politiikkatoimia varten, jotta suunnitellut vaihtelevan uusiutuvan energian tavoitteet voidaan saavuttaa.
Julkaisun otsikon käännösVaihtelevan uusiutuvan energian integroiminen kansallisiin ja kansainvälisiin energiajärjestelmiin: joustavuusvaatimusten mallinnus ja arviointi
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Syri, Sanna, Vastuuprofessori
  • Syri, Sanna, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-7000-1
Sähköinen ISBN978-952-60-6999-9
TilaJulkaistu - 2016
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • energiapolitiikka
  • energiajärjestelmäanalyysi
  • joustavuus
  • sähkömarkkinoiden integroituminen
  • vaihteleva uusiutuva energia

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Vaihtelevan uusiutuvan energian integroiminen kansallisiin ja kansainvälisiin energiajärjestelmiin: joustavuusvaatimusten mallinnus ja arviointi'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä