Transmission grids supporting green transition
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
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
2024-05-20
Department
Major/Subject
Sustainable Energy Systems and Markets
Mcode
ELEC-C3048
Degree programme
Master's Programme in Advanced Energy Solutions
Language
en
Pages
50
Series
Abstract
Green transition means transforming the society towards sustainability and essentially an economy that is not dependent on fossil fuels. Key part of green transition is electrification in industry and heating. The increasing electricity-intensity creates however stress for the transmission system, which must withstand vast amounts of both new renewable electricity and demand. Green transition requires a significant transformation in the industry. Electrification is a key component for decarbonisation within the existing industry and heat production. Additionally, the hydrogen economy is advancing, resulting in a major increase in electricity consumption. However, the existing available capacity for new connections in the transmission grid is limited, and transmission grid investments can take up to 10 years to realise. Thus, flexibility mechanisms for connecting new capacity are needed to mitigate potential delays. This thesis analyses the role of transmission grids in supporting the green transition in Finland, and how the transmission grid can withstand the increased demand from planned investments. First, the key components of green transition in relation to transmission system operation and development are reviewed based on literature. Then, the planned investments on green transition are analysed focusing on those large-scale projects that have a substantial impact on the electricity demand. The demand development is modelled with spatial analysis. Finally, areas with significant new electricity demand are selected for deep dives for analysing the risk of potential long-term bottlenecks in relation to transmission grid investments. The analysis shows that transmission grid bottlenecks are a serious risk in areas where especially large electrolyser-projects are planned. Overall, the planned transmission grid investments in Finland were found to be relatively well aligned with demand development when considering the uncertainty of demand-side investments. The results include however uncertainty due to the low maturity of planned investments, but the results give indication of transmission capacity adequacy in a scenario where the green transition starts accelerating with pace. Further research is proposed to the implementation of flexible connection agreements for demand connections.Vihreän siirtymän tarkoitus on saavuttaa kestävämpi yhteiskunta ja katkaista riippuvuus fossiilisesta energiasta. Tärkeä osa vihreää siirtymää on siirtyminen sähköisiin ratkaisuihin teollisuudessa ja lämmityksessä. Yhteiskunnan kasvava sähkönkulutus kuitenkin rasittaa sähköjärjestelmää, jonka täytyisi kestää merkittäviä määriä uutta uusiutuvaa tuotantoa ja uutta kulutusta. Vihreä siirtymä lisää merkittävästi teollisuuden sähkönkulutusta. Tämän lisäksi vetytalous tekee tuloaan johtaen merkittävään sähkönkulutuksen kasvuun. Olemassa oleva liittymiskapasiteetti uudelle kulutukselle on kuitenkin rajallista, ja verkkoinvestointien realisoinnissa saattaa kestää jopa 10 vuotta. Tämän vuoksi tarvitaan joustavia ratkaisuja, jotka mahdollistaisivat uuden kapasiteetin kytkemisen verkkoon, joka muuten vaatisi vahvistusta. Tämä diplomityö tarkastelee sähköverkkojen roolia vihreän siirtymän tukena Suomessa ja sitä, miten sähköverkko voi kestää suunniteltujen kysyntäpuolen investointien luoman kulutuksen. Työssä tarkastellaan aluksi vihreän siirtymän keskeisiä osia ja niiden vaikutuksia kantaverkon toimintaan ja kehittämiseen kirjallisuuden pohjilta. Tämän jälkeen vihreän siirtymän suunniteltuja investointeja analysoidaan keskittyen merkittävää sähkönkulutusta lisääviin projekteihin, Kysynnän kehitystä mallinnetaan paikkatietoanalyysilla. Merkittävimmät kulutuskeskittymät valitaan tarkempaa analyysia varten, jossa tarkastellaan mahdollisten verkon pullonkaulojen syntymistä pitkällä aikavälillä huomioiden myös kantaverkkoinvestointien lisäämä siirtokapasiteetti. Analyysi osoittaa, että verkon pullonkaulat ovat merkittävä riski etenkin niillä alueilla, joihin on suunnitteilla merkittävän isoja vedyntuotantoprojekteja. Suomeen suunniteltujen verkkoinvestointien yhteensopivuus kulutuksen kehittymisen kanssa on yleisesti hyvin linjassa, kun otetaan kysyntäpuolen investointien epävarmuus huomioon. Tuloksiin liittyy kuitenkin epävarmuutta johtuen suunniteltujen investointien aikaisesta vaiheesta, mutta tulokset antavat kuvaa verkon riittävyydestä skenaariossa, jossa vihreän siirtymän investoinnit etenevät vauhdilla. Jatkotutkimusta suositellaan kulutuspuolen joustavien liittymäratkaisuiden kehittämiseen.Description
Supervisor
Lehtonen, MattiThesis advisor
Semkin, NikitaKeywords
green transition, transmission grids, flexible connection agreements, grid bottlenecks