Matching of local load and photovoltaic production
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2022-10-10
Department
Major/Subject
Sustainable Energy Systems and Markets
Mcode
ELEC3048
Degree programme
Master's Programme in Advanced Energy Solutions
Language
en
Pages
56 + 2
Series
Abstract
Finland is adopting a net metering scheme to support distributed energy generation as a part of larger energy market reform to shift towards a smart grid paradigm. The Finnish residential electricity producers will be able to net their purchases and sales from the grid within each imbalance settlement period at latest by 2023, with some DSOs having enabled net metering already. Finland will also transition to 15-minute imbalance settlement period along with the rest of Nordic electricity transmission system in May 2023. The aim of the study is to investigate the effects of different metering schemes on the capability of Finnish residential customers to utilise local production to cover local consumption loads. The study is carried out as a case study of a detached residential house with differently sized PV systems and energy storages. Studied metering schemes cover instantaneous metering schemes with and without phase netting, and imbalance period net metering schemes for 15- and 60-minute imbalance settlement periods. The literature review also covers an overview of the literature on net metering, load matching and solar PV system production modelling. The study found that the detached house was able to cover up to 26.4 per cent of local load at 10 kWp PV system size when 60-minute imbalance settlement period net metering is used, while the ratio went down to 21.8 per cent if the house was metered instantaneously and without phase netting. At the same time, 32.5 per cent of generated electricity went towards local consumption and rest were sold to the grid with 60-minute net metering. The same figure was 26.8 per cent for instantaneous metering without phase netting. The main findings of the study were, that in a three-phase setup, phase netting is as important for the customers’ ability to utilise local production as imbalance settlement net metering is and that having an energy storage diminishes the benefits of net metering. The net metering regulation harmonises the treatment of customers across DSOs. Before implementing net metering Finnish DSOs have had the opportunity to provide consumers’ electricity purchase and sales readings either with or without phase netting. Similarly, we saw that the introduction net metering or phase netting give single-phase PV system installations an equal capability to utilise local production compared to three-phase setups.Suomi on ottamassa käyttöön sähkön pientuotannon hyvityslaskennan osana laajempaa energiamarkkinauudistusta, jolla siirrytään kohti älykkäämpää sähköverkkoa. Suomalaiset yksityiset sähköntuottajat voivat hyvityslaskennan myötä netottaa ostonsa ja myyntinsä verkosta kunkin taseselvitysjakson sisällä viimeistään vuoteen 2023 mennessä, jolloin hyvityslaskentaa aletaan tekemään Datahubissa. Jotkin jakeluverkonhaltijat ovat jo ottaneet nettomittauksen käyttöön sen mahdollistamisen jälkeen vuoden 2021 alusta alkaen. Suomi siirtyy myös 15-minuutin taseselvitysjaksoon muiden pohjoismaisen kantaverkkojen tavoin toukokuussa 2023. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää erilaisten mittaustapojen vaikutuksia suomalaisten pientuottajien mahdollisuuksiin hyödyntää paikallista tuotantoa paikallisen kulutuksen kattamiseen. Tutkimus toteutettiin tapaustutkimuksena omakotitalosta, joka hyödyntää aurinkosähköjärjestelmää ja energiavarastoa omaan sähköntuotantoon. Tutkitut mittausjärjestelmät olivat suora mittaus ilman vaiheiden netotusta ja vaiheiden netotuksen kanssa sekä 15- ja 60-minuutin hyvityslaskennat. Tutkimuksen kirjallisuuskatsaus antaa myös yleiskatsauksen hyvityslaskennasta, pientuotannon hyödyntämisestä ja aurinkosähköjärjestelmän tuotannon mallintamista koskevaan kirjallisuuteen. Tutkimuksessa havaittiin, että tarkasteltu omakotitalo pystyy kattamaan jopa 26,4 prosenttia paikallisesta kulutuksesta 10 kWp:n suuruisella aurinkosähköjärjestelmällä, kun mittaus toteutetaan 60-minuutin hyvityslaskennalla. Suhde laski 21,8 prosenttiin, kun käytettiin suoraa mittausta ilman vaiheiden netotusta. 60-minuutin nettomittauksessa 32,5 prosenttia tuotetusta sähköstä käytettiin paikalliseen kulutuksen kattamiseen ja loput tuotannosta myytiin verkkoon. Sama luku oli 26,8 prosenttia, kun mittaus tapahtui suoralla mittauksella ilman vaiheiden netotusta. Tutkimuksen tuloksena havaittiin, että kolmivaiheisessa järjestelmässä vaiheiden netotuksella on yhtä suuri merkitys kotitalouden mahdollisuuteen hyödyntää paikallista tuotantoa kuin epätasapainon tasauksen nettomittauksella, sekä että energiavarasto vähentää hyvityslaskennasta saatuja hyötyjä. Hyvityslaskenta myös yhdenmukaistaa asiakkaiden kohtelua eri jakeluverkonhaltijoiden välillä, koska jakeluverkonhaltijalla on ennen hyvityslaskennan käyttöönottoa ollut mahdollisuus päättää tuottaako vaihenetotettuja vai -netottamattomia kulutus- ja ostolukemia kuluttajan laskutuksen perustaksi. Vaihenetotus sekä hyvityslaskenta molemmat myös nostavat vastaavan kokoisten yksi- ja kolmivaiheisten järjestelmien tuotannon hyödyntämisen samalle tasolle.Description
Supervisor
Lehtonen, MattiThesis advisor
Lehtonen, MattiKeywords
photovoltaic production, load matching, net metering, smart meter