Design Principles of the Future Balancing Philosophy in the Finnish Power System

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2019-10-21
Department
Major/Subject
Sustainable Energy Systems and Markets
Mcode
ELEC3048
Degree programme
Master's Programme in Advanced Energy Solutions
Language
en
Pages
76+10
Series
Abstract
The Nordic synchronous power system has come to a situation in which the operational security is challenged due to the reformation of the power system, which especially concerns the electricity production palette. In addition, European regulation has set demanding requirements with tight deadlines for the European TSOs regarding system operation and balancing. In order to tackle the challenges and to comply with the regulatory obligations, the Nordic TSOs have concluded a cooperation agreement, which defines the roles and responsibilities of the TSOs concerning the future Nordic balancing cooperation. The upcoming modifications, which relate to market solutions and power balance management, engender questions on how the changes affect the Finnish power system balancing and how the system should be balanced in the future. This thesis includes a literature review and an empirical research. The literature review creates an overview of the current Nordic power system balancing. In addition, it introduces the key elements of the future Nordic balancing cooperation. The empirical part analyses quantitatively and qualitatively the influences of the upcoming changes on the power system balancing and whether the changes promote proactive or reactive balancing design. According to the findings, Fingrid should exercise reactive power system balancing in the future. The upcoming changes will increase the responsibility of the market participants to control their own balance in a more accurate manner closer to real time. In addition, various forecasts and plans related to the forthcoming balancing periods are likely to become less reliable in the future, which shakes the foundations of proactive balancing performed by Fingrid. Thus, proactive balancing actions of the TSO could result in flawed outcomes and inefficient balancing performance due to, for instance, counter activations. Furthermore, some examples within EU area have shown that the introduction of reactive balancing design is likely to reduce the volume of system imbalances and the amount of balancing product activations. Despite the benefits, reactive balancing requires further research from the congestion management point of view as power grid conditions may set limitations on the balancing design.

Pohjoismainen synkronijärjestelmä on tullut tilanteeseen, jossa järjestelmän käyttövarmuus on haasteiden edessä sähköjärjestelmässä tapahtuvien muutosten, etenkin tuotantorakenteen uudistuksen, seurauksena. Lisäksi eurooppalainen lainsäädäntö on asettanut vaativia tavoitteita kireillä käyttönottoaikatauluilla eurooppalaisille kantaverkkoyhtiöille. Selviytyäkseen haasteista ja noudattaakseen eurooppalaista lainsäädäntöä pohjoismaiset kantaverkkoyhtiöt ovat solmineet yhteistyösopimuksen tulevasta pohjoismaisesta tasehallinnasta. Sopimus määrittelee pohjoismaisten kantaverkkoyhtiöiden tehtävät ja velvoitteet sähköjärjestelmän tasapainottamiseen ja yhteistoimintaan liittyen. Tulevat muutokset, jotka koskevat markkinaratkaisuja ja tasehallintaa, synnyttävät kysymyksiä siitä, miten muutokset vaikuttavat Suomen sähköjärjestelmän tasehallintaan ja miten tasapainottaminen tulisi tulevaisuudessa hoitaa. Tämä diplomityö koostuu kirjallisuuskatsauksesta ja empiirisestä tutkimuksesta. Kirjallisuuskatsaus luo kokonaiskuvan siitä, miten sähköjärjestelmän tasapainottaminen nykyisin hoidetaan Pohjoismaissa. Lisäksi se tuo esille keskeisimmät muutokset, joita pohjoismaisen tasehallinnan ja yhteistoiminnan tulevaisuuteen liittyy. Empiirinen osuus tutkii kvantitatiivisesti ja kvalitatiivisesti tulevien muutosten vaikutusta sähköjärjestelmän tasapainottamiseen ja tukevatko muutokset proaktiivista vai reaktiivista säätötapaa. Työn tulosten mukaan Fingridin tulisi toteuttaa reaktiivista sähköjärjestelmän tasapainotusta tulevaisuudessa. Tulevat muutokset kasvattavat markkinaosapuolten vastuuta kontrolloida omaa tasetta tarkemmin lähempänä käyttöhetkeä. Lisäksi ennusteet ja suunnitelmat, jotka liittyvät tulevien tasapainotusjaksojen ennakointiin, ovat todennäköisesti epäluotettavampia tulevaisuudessa, mikä heikentää Fingridin toteuttaman proaktiivisen säätötavan lähtökohtia. Sen vuoksi kantaverkkoyhtiön toteuttama ennakoiva säätötapa voi johtaa virheellisiin lopputuloksiin ja heikentää tasapainotuksen suorituskykyä esimerkiksi vastasäädöistä johtuen. Lisäksi esimerkit EU:n alueella ovat osoittaneet, että reaktiivisen säätötavan käyttöönotto todennäköisesti vähentää sekä sähköjärjestelmän tasepoikkeamia että säätöä varten akti-voidun energian määrää. Hyödyistä huolimatta reaktiivinen säätötapa tarvitsee vielä lisätutkimusta verkon hallinnan näkökulmasta, sillä sähköverkon tilan huomioiminen voi asettaa rajoitteita säätötavalle.
Description
Supervisor
Syri, Sanna
Thesis advisor
Heikkilä, Mikko
Keywords
Nordic power system, power system balancing, proactive balancing, reactive balancing
Other note
Citation