Paperitehtaan sähkötasehallinta ja sähkön kysyntäjousto energiakustannusten hallinnassa
Hautamäki, Erno (2013)
Diplomityö
Hautamäki, Erno
2013
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201306043800
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201306043800
Tiivistelmä
Paperiteollisuus on energiaintensiivistä teollisuutta, jossa on tehty pitkään työtä tuotantoprosessien energiatehokkuuden parantamiseksi. Paperitehtaan energiakustannuksiin voidaan kuitenkin vaikuttaa myös sähkötaseen hallinnalla ja sähkön kysyntäjouston avulla. Tehtaan seuraavan vuorokauden sähkön kulutus pyritään ennustamaan mahdollisimman tarkasti, mutta esimerkiksi paperitehtaan häiriötilanteissa sähkötase poikkeaa ennustetusta. Tällöin sähkötasetta voidaan korjata ensisijaisesti sähkön jälkimarkkinoiden eli Elbas- kaupankäynnin avulla. Ellei tasetta saada korjattua sähkön jälkimarkkinoilla tase-ero korjataan tasesähköllä, jonka hinta muodostuu säätösähkömarkkinoilla. Tasesähkön hinta saattaa poiketa Elspot- markkinahinnasta voimakkaasti, jolloin tase-erosta joko hyödytään tai hävitään kustannusmielessä. Tämän työn tarkoituksena on selvittää sähkötasehallinnan parantamisen ja sähkön kysyntäjouston vaikutukset paperitehtaan energiakustannuksiin. Työssä tutkittiin tehtaan sähkö-tasehallinnan nykytilannetta ja selvitettiin tase-erojen kustannusvaikuttavuutta. Lisäksi työssä luotiin ajomalleja sähkön kysyntäjouston toteuttamiselle massatehtaan eri tuotantoprosesseille, sekä määritettiin rajahintoja seuraavan vuorokauden energiaennusteeseen. Onnistunut energiaennuste perustuu paperitehtaan käynnin tarkkoihin ja ajankohtaisiin lähtötietoihin. Sähkötaseen poikkeamiin voidaan puolestaan varautua paremmin, kun informaatio tehtaan prosessien alasajosta tulee voimalaitoksen tietoon mahdollisimman aikaisin. Sähkötaseen poikkeamien hallinta voidaan tehdä, joko Elbas- kaupan tai tasesähkön avulla. Ajankohdasta ja tasepoikkeaman volyymista riippuen täytyy tehdä valinta, kumpi vaihtoehdoista on kustannusmielessä kannattavampi. Paperitehtaan eri prosesseille luoduilla ajomalleilla saatiin esiin huomattava säästöpotentiaali. Ajomallien noudattaminen vaatii suunnitelmallista tuotannon hallintaa ja sähkön Elspot- hinnan käyttäytymisen säännöllistä seurantaa. Seuraavan vuorokauden rajahintatietojen määrittämisen pohjalta voidaan arvioida, millä Elspot- hinnalla sähkön myynti muuttuu paperin tuotantoa kannattavammaksi. Paper industry is one of the most energy-intensive industries. On this account paper mill has paid attention to improve the energy effectiveness of paper making processes. Energy cost in the paper mill can be affected also by electric power balance and elasticity of electric power consumption. The forecast of electric power consumption for the next day is estimated as accurate as possible, but for example paper mill’s unplanned shutdown cause instability in the power balance. Primarily, instability of balance can be corrected by Elbas trading system, which is cross-border intra-day market for electric power. Unless balance can not be stabilazed by Elbas trade, the power balance deviation will be corrected by balancing power. The balancing power price can be varied significantly from Elspot price, whereupon instability of power balance can cause income or cost. The purpose of this thesis was study the effects of improved electricity balance control to paper mill’s energy cost. At first, the current power balance control was investigated and the cost-effectiveness of power balance instability was settled. Also the savings of elasticity of demand for electric power was evaluated to the paper and pulp mill different processes. The forecast of electric power consumption for the next day will improve, when the data of the paper mill energy consumption is accurate and updated regularly. The power balance instability can be corrected by the Elbas trade or the balancing power. The cost-effective choice depends on the time of day and the volume of power balance instability. The potential of elasticity of demand for electric power is remarkable, but the implementation requires attention to the Elspot price behaviour. When Elspot price rises high enough, paper making is not profitable anymore. The marginal price calculation gives support to make decision when paper making should be stopped and when the power selling to the Elspot market should be started.