Sähköjärjestelmän tasapaino vaatii paljon ennustedataa

Jaa
Fingridin käytönsuunnitteluyksikössä tuotetaan jatkuvasti sähkönkulutus-, tuotanto- ja siirtoennusteita sähköjärjestelmän tueksi. Sääriippuvaisen tuotannon eli aurinko- ja tuulivoimalla tuotetun energian lisääntyessä myös ennusteiden merkitys korostuu.

Kun sähköjärjestelmän tehotasapainoa ylläpitävässä Fingridin kantaverkkokeskuksessa suunnitellaan tulevien päivien toimenpiteitä, apuna on seuraavien vuorokausien sähkönkulutuksen ja -tuotannon ennusteita.

Fingridin käytönsuunnitteluyksikön suunnitteluinsinööri Mika Laatikaisen mukaan sähköjärjestelmän tasapainon kannalta on tärkeää ennustaa, riittääkö sähkö, jotta mahdolliseen vajeeseen voidaan reagoida hyvissä ajoin. Toinen tärkeä tieto on siirtoennuste.

– Siirtoennuste kertoo, miten kulutus ja tuotanto jakautuvat eri alueiden kesken, sekä sen, pystytäänkö tarvittava sähkö siirtämään näiden alueiden välillä, hän sanoo.

Jotta nämä kaksi tietoa saadaan selville, on tehtävä ensin kulutus- ja tuotantoennusteet.

Tuotantoennuste rakentuu perinteisten tuotantomuotojen voimalaitoksilta saatavista tuotantosuunnitelmista ja sääriippuvaisen sähköntuotannon eli tuuli- ja aurinkovoiman ennusteista.

Tuulivoimaennuste tarkentuu jatkuvasti

Erityisesti tuulivoimaennusteen merkitys on kasvanut viime vuosina tuulipuistojen ahkeran rakentamisen myötä. Tuulivoimatuotannon ennustamisessa tärkein tieto on tuulennopeus.

– Ennustemallissa on jokaisen Suomen tuulipuiston koordinaatit ja kapasiteetti. Ohjelmisto hakee koordinaattien perusteella sääennusteen mahdollisimman läheltä tuulipuistoa. Vertaamalla sääennustetta aiemmin vastaavassa säätilassa toteutuneeseen tuotantoon voidaan ennustaa tuleva tuotanto yleensä hyvin tarkasti, Laatikainen kertoo.

Tuuliennuste tarkentuu jatkuvasti, sillä tuulipuistot toimittavat Fingridille toteutuneen tuotantomittauksen.

– Näin voimme tarkkailla, miten hyvä meidän ennusteemme oli ja kehittää sitä, jatkaa Laatikainen.

Aurinkovoimaennuste perustuu kapasiteettiin ja säteilyennusteeseen

Aurinkovoiman tuotantoennusteen tueksi vastaavaa tarkistuslukua ei ole ainakaan vielä saatavilla, sillä suurin osa Suomen aurinkosähköjärjestelmistä on kotitalouksien sähkömittareiden takana.

Aurinkovoimaennusteen pohjana on Fingridin kerran vuodessa Energiavirastolta saama jakeluverkkokohtainen tieto eri alueiden aurinkovoimakapasiteetista.

– Ennuste muodostuu yhdistämällä kapasiteettitieto koordinaattien perusteella aurinkosäteilyn tuntikohtaiseen ennustetietoon.

Laatikaisen mukaan toiveena on, että Fingrid saisi jossain vaiheessa ennusteensa kehittämistä varten myös toteutuneen aurinkovoimatiedon.

– Esimerkiksi Tanskassa kantaverkkoyhtiö saa aurinkosähköjärjestelmien toimittajilta anonymisoitua tuotantosummatietoa. Se voisi olla mahdollista Suomessakin. Tällä hetkellä aurinkovoiman osuus on kuitenkin niin pieni kokonaistuotannosta, että emme ole nähneet sitä tarpeelliseksi, Laatikainen kertoo.

Kulutusennusteen tukena vuosien data ja sääennuste

Sähkönkulutusennustetta on Laatikaisen mukaan tehty pitkään ja vuosien aikana kertyneeseen dataan perustuva ennuste pitää yleensä hyvin paikkansa.

– Sääennuste on ehkä merkittävin yksittäinen jatkuvasti muuttuva tekijä kulutusennusteessa. Lämpötila ja tuulen nopeus sekä purevuus määrittävät esimerkiksi sen, miten paljon sähköä tulee kulumaan kotitalouksien lämmitykseen.

Muita muuttujia, jotka ennuste on oppinut ottamaan automaattisesti huomioon, ovat esimerkiksi sääoloista riippumattomat teollisuuskuormat sekä arki- ja pyhäpäivien vaikutus.

Manuaalista työtä päivittäisten ennusteiden laatiminen ei vaadi. Ennusteet syntyvät automaattisesti ohjelmistoissa, jotka keräävät tarvittavat tiedot eri lähteistä. Omien ennusteiden lisäksi Fingrid ostaa myös valmiita ennusteita.

– Meidän tehtävänämme on huolehtia, että ennusteet tuottava automaatio pysyy pystyssä. Lisäksi pitkällä aikavälillä pyrimme kehittämään ennusteiden tarkkuutta.

Jäätäviä vaikutuksia tuulivoimaennusteeseen

Tammikuussa 2019 tuulivoimatuotanto jäi selvästi jälkeen Fingridin ennusteesta. Osasyyksi paljastui tuulivoimaloiden tuotantotehoa laskeva jäätäminen. Nyt tavoitteena on kehittää ennuste, joka ottaa jäätämisen huomioon.

Jäätämisellä tarkoitetaan tuulivoimalan lapoihin talvisissa sääolosuhteissa muodostuvaa jäätä. Jääkerros muuttaa lapojen aerodynaamisia ominaisuuksia niin, että voimala ei saa tuulesta täyttä tehoa irti. Vaikka jäätäminen oli fingridiläisillle ilmiönä tuttu ennestään, sen vaikutukseen tuulivoiman tuotantoon herättiin vasta tammikuussa 2019.

– Tammikuun 10. päivä tuulivoimatuotanto jäi selvästi meidän ennusteestamme. Puuttuva sähkö jouduttiin hankkimaan säätösähkömarkkinoilta, ennusteita työkseen kehittävä Fingridin suunnitteluinsinööri Mika Laatikainen kertoo.

Ennustevirheen syitä pohdittaessa jäätäminen nousi yhdeksi varteenotettavaksi vaihtoehdoksi. Tapauksesta kiinnostui myös monitieteellisen BCDC Energia -tutkimushankkeen tiimi. Aiheesta kirjoittamassaan blogitekstissä BCDC:n Anders Lindfors ja Santtu Karhinen totesivat tapauksen analysoituaan jäätämisen vaikuttaneen selvästi ennustevirheeseen ja painottivat, että tuo vaikutus pitäisi huomioida paremmin sähkömarkkinoilla.

– Tällä hetkellä jäätämisen vaikutus ei ole mukana Fingridin tuulivoimaennusteessa. Tammikuun tapauksen myötä vireillä on EU-rahoitteinen hanke, jossa Ilmatieteen laitos kehittää jäätämisen huomioivaa tuulivoimaennustetta. Olemme hankkeessa mukana loppukäyttäjänä, Laatikainen kertoo.

Kommentit

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.