Grid connection of offshore wind power in Finland

No Thumbnail Available

Files

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-04-19

Department

Major/Subject

Energia- ja ympäristötekniikka

Mcode

ENG3042

Degree programme

Insinööritieteiden kandidaattiohjelma

Language

en

Pages

24

Series

Abstract

This paper will investigate different grid connection possibilities for offshore wind power generation in Finland. The main research method is literature review looking into offshore wind power projects and the technologies used for connecting them into the transmission network. These include projects that are either completed or still in planning and the projects that are investigated are in Finland, Sweden or Great Britain. Another research method used is an interview. In the paper, citations are used from an interview held with the professionals of Fingrid, Laura Ihamäki, and Viljami Yli-Hemminki. The interview focused on the Finnish transmission network and the technical constraints behind the grid connection. The main solutions that were identified are the use of multiple regular grid connections, battery electrical storage system or hydrogen production as a take-off between the power generation and the grid connection, and an international transmission line so that some of the capacity could be transmitted to the Swedish electrical grid.

Merituulihankkeiden kehitys Suomessa on hyvin varhaisessa vaiheessa, mutta suunnitelmia suurista hankkeista on julkaistu lukuisia määriä. Suurimmat merituulihankkeet ovat jopa 5 GW suuruisia. Suomen aluevesillä merituulivoiman kehitystä hallinnoi Metsähallitus, mutta talousvesivyöhykkeellä toiminta on toistaiseksi vapaampaa. Ranskalainen uusiutuvan energian hankekehittäjä, Valorem, tavoittelee merituulihankkeisiin osallistumista Suomessa, joten tämä työ on toteutettu hankekehittäjien näkökulmasta. Valorem on alun perin perustettu Ranskassa vuonna 1994, ja se aloitti liiketoimintansa Suomessa perustamalla tytäryhtiön, Valorem Energies Finlandin, vuonna 2020. Suomen kantaverkkoyhtiö, Fingrid, on asettanut 1300 MW rajan verkkoon liitettävän voimalaitoksen maksimikapasiteetille. Rajan taustalla on periaate siitä, että mikäli yksi kanta verkkoon liitetty voimalaitos vikaantuu, niin sen tuotantokapasiteetin verran tuotantoreserviä on oltava olemassa, joka korvaa sähköntuotannon romahduksen erittäin lyhyellä aikavälillä. Tällä hetkellä tuotantoreserviä on noin 1300 MW, jonka takia tätä suurempia voimalaitoksia ei voida kytkeä Suomen kantaverkkoon. Vaikka suunnitelmia tätä suuremmille merituulihankkeille on jo olemassa, ei tämän kapasiteetin ylittäville voimalaitoksille ole tällä hetkellä tarjolla selkeitä ohjeita verkkoliitynnän toteuttamiseen. Suurimat hankkeet ovat suunniteltu Suomen talousvesivyöhykkeelle, mutta myös Suomen aluevesille on suunnitteilla liityntärajan ylittäviä merituulivoimaloita. Täten verkkoliitynnän toteuttaminen aiheuttaa haasteita kaikille merituulihankkeille. Tässä työssä tarkastellaan erilaisia merituulivoiman verkkoliitäntämahdollisuuksia Suomessa. Työn pääasiallinen tutkimusmenetelmä on kirjallisuuskatsaus, jossa tarkastellaan merituulivoimahankkeita ja niiden verkkoliitynnässä käytettyjä teknologioita ja ratkaisuja. Hankkeet ovat joko valmistuneita tai vielä suunnitteilla olevia, ja tutkittavat hankkeet sijoittuvat Suomeen, Ruotsiin ja Iso-Britanniaan. Yksityisten yritysten laatimat suunnitelmat merituulihankkeiden verkkoliitynnöistä ovat yleensä salattuja, joten materiaalin löytäminen oli haasteellista. Iso-Britanniassa merituulivoiman kehitys on hyvin pitkällä Euroopan mittakaavassa ja siten sopii hyvin vertailtavan aineiston etsimiseen. Toinen työssä käytetty tutkimusmenetelmä on haastattelu. Työssä on käytetty viittauksia Fingridin ammattilaisten Laura Ihamäen ja Viljami Yli-Hemmingin haastattelusta. Haastattelu toteutettiin etähaastatteluna, ja siinä keskityttiin Suomen kantaverkkoon, verkkoliitynnän taustalla oleviin teknisiin rajoitteisiin sekä voimalaitosten verkkoon liittämisen tuleviin muutoksiin. Työn tavoitteena on löytää mahdollisia ratkaisuja Fingridin asettamaa rajaa suurempien merituulihankkeiden verkkoliitynnälle. Eräs työssä tunnistettu ratkaisu on menetelmä, jossa merituulihanke kytketään yhteen tai useampaan verkkoliityntäpisteeseen toisistaan erillisinä voimalaitoksina. Toinen ratkaisu on voimalaitokseen integroidun kulutuksen lisääminen ennen verkkoliityntää, jolloin liityntäpisteeseen kohdistuvaa kuormaa saadaan rajoitettua. Työssä arvioitiin kulutusvaihtoehtoina sähkön varastointijärjestelmän ja vedyntuotannon käyttöä. Kolmas esitetty ratkaisu on kansainvälinen voimajohto, jolla osa tuotetusta sähköstä voitaisiin siirtää muiden merituulihankkeiden kautta esimerkiksi Ruotsin kantaverkkoon. Jotta näiden ratkaisuiden toteutettavuutta voitaisiin arvioida, tulee suorittaa jatkotutkimusta sekä jatkaa keskustelua Fingridin ja hankekehittäjien välillä.

Description

Supervisor

Alanne, Kari

Thesis advisor

Järvinen, Mika

Keywords

verkkoliityntä, merituulivoima, sähköverkko, vetytuotanto, sähköakku

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202406184435

Collections

[kand] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG