Sähköjärjestelmän reservit

Sähköjärjestelmän reservituotteita on viisi ja niitä käytetään eri käyttötarkoituksiin. Reservituotteet on suunniteltu toimimaan kokonaisuutena sähköjärjestelmän eri tarpeisiin, ja siksi eri reservituotteilla on erilaiset tekniset vaatimukset ja niitä aktivoidaan eri tavoin.

Fingridin ylläpitämiä reservituotteet jaotellaan käyttötarkoituksensa perusteella kolmeen ryhmään:

1. Taajuusohjattuja käyttö- ja häiriöreservejä käytetään jatkuvaan automaattiseen taajuuden hallintaan.
2. Taajuuden palautusreservien tarkoituksena on palauttaa taajuus normaalialueelle (49,9–50,1 Hz) ja vapauttaa aktivoituneet taajuusohjatut käyttö- ja häiriöreservit takaisin käyttövalmiuteen. Taajuuden palautusreservejä käytetään myös ennusteisiin pohjautuvaan sähkön tuotannon ja kulutuksen ennakoivaan tasapainotukseen.
3. Nopeaa taajuusreserviä käytetään taajuuden hallintaan pienen inertian tilanteissa taajuusohjattujen käyttö- ja häiriöreservien lisäksi.

Reservituotteiden käyttötarkoitukset:

Eri reservituotteiden toimintaperiaatteet eroavat toisistaan, jotta ne pystyvät palvelemaan käyttötarkoitustaan kohdennetusti. Reservit voidaan luokitella eri luokkiin niiden aktivointinopeuksien, aktivointitavan sekä säätösuunnan suhteen.

Aktivointinopeus voi vaihdella reservituotteen mukaan noin sekunnista varttituntiin.

Reservin aktivointi voi olla taajuusmittaukseen perustuva, aktivointisignaaliin perustuva tai aktivointipyyntöön perustuva. Aktivoinnin suoritustapa voidaan luokitella myös automaattiseen tai manuaaliseen.

Reservituotteen säätösuunta voi olla ylös- tai alas. Ylössäädöllä tarkoitetaan tilannetta, jossa sähköntuotantolaitos kasvattaa tuotantoaan ja tai sähkön kulutuskohde laskee kulutustaan. Vastaavasti alassäädössä sähköntuotantolaitos laskee tuotantoaan ja tai sähkön kulutuskohde kasvattaa kulutustaan. Sähkövarastojen osalta sähkövaraston lataamista voi verrata sähkön kulutukseen ja purkamista sähkön tuotantoon. 

Lisäksi reservituote voi olla joko symmetrinen tai epäsymmetrinen. Symmetrisessä tuotteessa reservikohteen tulee kyetä säätämään tehoaan molempiin suuntiin. Epäsymmetrisessä tuotteessa säätöä hankitaan vain toiseen suuntaan.

Reservituotteiden aktivointi ja säätösuunta:

*Tutustu tarkemmin tuotekohtaisiin teknisiin vaatimuksiin ja niiden todentamiseksi suoritettaviin säätökokeisiin sivulla Reservituotteet ja markkinoille osallistuminen.

Reservituotteiden toimintaperiaatteet ja toiminta kokonaisuutena:

Eri reservituotteiden toimintaperiaatteet ovat havainnollistettu yllä olevassa kuvassa tilanteessa, jossa ajanhetkellä 0 s tapahtuu suuren voimalaitoksen äkillinen vikaantuminen.

FFR aktivoituu nopeimmin varmistamaan nopeaa säätötehoa tilanteissa, jossa taajuushäiriö on suuri ja sähköjärjestelmässä on vähän inertiaa hidastamassa taajuuden muutosta. Aktivoinnin kesto on lyhytaikainen, 5–30 sekuntia.

FCR-D on myös nopeasti aktivoituva reservi, joka aktivoituu taajuuden poiketessa taajuuden normaalialueelta 49,9–50,1 Hz. Aktivoinnin kesto on tyypillisesti lyhytaikainen, mutta tarvittaessa aktivointia tulee kuitenkin pystyä jatkamaan yhtäjaksoisesti vähintään 20 minuutin ajan.

FCR-N:n tulee aktivoitua kokonaisuudessaan noin 3 minuutissa, aktivointia tulisi pystyä jatkamaan yhtäjaksoisesti koko markkinajakson ajan.

aFRR on hitaampi reservituote, jota aktivoidaan, jotta saadaan nopeampia reservejä vapautettua seuraavaa taajuushäiriötä varten. Aktivointia tulisi pystyä jatkamaan yhtäjaksoisesti koko markkinajakson ajan.

mFRR on hitain tuotteista ja sillä tasapainotetaan tasepoikkeamia ja vapautetaan myös nopeampia reservejä. Aktivointia tulisi pystyä jatkamaan yhtäjaksoisesti koko markkinajakson ajan.

Reservimarkkinat toimivat teknologianeutraalisti. Jokainen teknologiatyyppi, joka pystyy täyttämään tekniset vaatimukset, voi osallistua reservimarkkinoille. Koska sähköjärjestelmän reservejä tarvitaan sähköjärjestelmän käyttövarmuuden ylläpitämiseksi ja reservien tarve on kasvussa, Fingrid kannustaa jokaisen sähköjärjestelmän osapuolen – niin kulutuksen, tuotannon kuin energiavarastojenkin – tekevän osuutensa sähköjärjestelmän tehotasapainon ylläpidossa.

Reservien tekniset vaatimukset voivat joskus asettaa haasteita joillekin teknologiatyypeille. Jokainen kohde tulee käydä yksilöllisesti läpi kunkin reservituotteen teknisiin vaatimuksiin peilaten ja reservimarkkinoille osallistuminen edellyttää reservituotekohtaisten säätökokeiden suorittamista (pl. mFRR) kohteella.

Eri reservituotteille säätökokein todennetut reservikapasiteetit teknologiatyypeittäin on esitetty sivulla Reservimarkkinainformaatio kunkin tuotekohtaisten tietojen yhteydessä.

Reservikapasiteetin ylläpitovelvoitteet pohjoismaisessa yhteiskäyttöjärjestelmässä (Suomi, Ruotsi, Norja ja Itä-Tanska) on sovittu pohjoismaisen sähköjärjestelmän järjestelmävastaavien välisellä pohjoismaisen sähköjärjestelmän käyttösopimuksella Nordic SOA.

FCR-N:ää ylläpidetään joka hetki yhteensä 600 MW normaalitilan taajuudensäätöä varten. Häiriötilanteita varten hankittavaa FCR-D:tä ylläpidetään niin paljon, että yksittäisen vian aiheuttama pysyvä taajuuspoikkeama sähköjärjestelmässä on enintään 0,5 Hz. Reservin tarve pohjoismaisessa sähköjärjestelmässä määräytyy suurimman yksittäisen vian perusteella, ja se mitoitetaan erikseen ali- ja ylitaajuushäiriöitä varten. Alitaajuushäiriö voi aiheutua esimerkiksi suuren tuotantolaitoksen tai sähköä pohjoismaiseen sähköjärjestelmään tuovan siirtoyhteyden irtoamisesta sähköverkosta. Vastaavasti ylitaajuushäiriön voi aiheuttaa suuren sähkön kulutuskohteen tai sähköä pohjoismaisesta sähköjärjestelmästä vievän siirtoyhteyden irtoaminen. Enimmillään alitaajuushäiriöitä varten tarvitaan 1450 MW ylössäätöä ja ylitaajuushäiriöitä varten 1400 MW alassäätöä. Yhteisesti ylläpidettävä FCR-N ja FCR-D jaetaan vuosittain pohjoismaisten kantaverkkoyhtiöiden kesken maiden kuluttamien ja tuottamien vuosienergioiden suhteessa. 

FFR:ää hankitaan pienen inertian tilanteiden hallintaa varten. Koska nopean taajuusreservin hankintatarve riippuu sähköjärjestelmän inertiasta, sitä hankitaan vain osalle tunneista ja hankittava määrä vaihtelee.  Arvioitu hankintamäärä Pohjoismaissa on enintään noin 300 MW.

aFRR:ää on sovittu ylläpidettävän Pohjoismaissa 400 MW. Sovituista ylläpitomääristä tiedotetaan tarkemmin erikseen Fingridin internet-sivuilla ja tiedotteet on listattu aFRR-tuotesivulla.

Lisäksi kunkin kantaverkkoyhtiön tulee ylläpitää mFRR:ää oman alueensa mitoittavan vian ja tasevastaavien tavanomaisten pidempikestoisten tasepoikkeamien verran. Fingrid varmistaa riittävää kapasiteettia mFRR-energiamarkkinalle mFRR-kapasiteettimarkkinan ohella omistamillaan ja käyttöoikeussopimuksilla hankkimillaan varavoimalaitoksilla.

Reservivelvoitteet Fingrid täyttää ensisijaisesti markkinaehtoisesti eli reservit ostetaan reservitoimittajilta. Lisäksi Fingrid voi hankkia reservejä naapurimaiden kantaverkkoyhtiöiltä eli myös Virosta ja muista Pohjoismaista (Ruotsi, Norja ja Itä-Tanska). Muista Pohjoismaista voidaan normaalitilanteessa hankkia enintään 1/3 FCR-reservien velvoitteesta. Reservien markkinaehtoisesta hankinnasta kerrotaan lisää osiossa Reservimarkkinat.

Fingridin kansalliset reservikapasiteetin velvoitteet ja hankintalähteet vuonna 2025:

Reservikapasiteetin hankintamäärät ovat viime vuosina kasvaneet. Varavoimalaitosten käyttöoikeuslaitosten sopimusten päättyessä mFRR ylös -hankintaa on kasvatettu. Alassäätökapasiteetin osalta on varmistettu riittävä alassäätökapasiteetti ylitaajuustilanteiden varalle mFRR alas - ja FCR-D alas -hankinnan kasvattamisen myötä.

Tulevaisuudessa reservien hankintamäärien kasvu jatkuu edelleen energiamurroksen edetessä. Kasvun volyymiin sisältyy kuitenkin epävarmuuksia, kuten FFR-tarpeeseen vaikuttavan pienen inertian tilanteiden yleistymisen epävarmuus sekä mFRR-tarpeeseen vaikuttavien tasepoikkeamien kehitys.

Oheisissa kuvassa ja taulukoissa on esitetty toteutuneet reservikapasiteetin keskimääräiset hankintamäärät vuosina 2019–2024 sekä ennusteet vuosille 2025–2035 reservituotteittain. Huomioi, että oheiset ennusteet ovat ei-sitovia ja lukuja päivitetään vuosittain. Varsinaiset hankintamäärät vahvistetaan lähempänä toimitusta.

Keskimääräiset reservikapasiteetin toteutuneet hankintamäärät 2019–2024 sekä ennusteet 2025–2035 (kuva):

Keskimääräiset reservikapasiteetin toteutuneet hankintamäärät 2019–2024 sekä ennusteet 2025–2035

Sulje

Toteutuneet keskimääräiset reservikapasiteetin hankintamäärät 2019–2024 (taulukko):

Ennusteet keskimääräisille reservikapasiteetin hankintamäärille 2025–2035 (taulukko):