Energiatasemalli

Kysymys

Mikä on energiatase ja miten se mallinnetaan?

Vastaus

Laskemalla yhteen tietyn ajanjakson sisällä tuotettu energia ja vähentämällä siitä kulutettu energia saadaan energiatase. Koska sähköverkossa ja kaukolämpöverkossa ei ole merkittäviä energian varastointimekanismeja, täytyy taseen olla lyhyellä aikavälillä käytännössä nolla. Kun tarkastellaan tietyn alueen (kuten Helsingin) energiatasetta, voidaan olettaa, että sähköä voidaan viedä ja tuoda kansainvälisillä markkinoilla. Kaukolämpöverkon energia täytyy kuitenkin tuottaa paikallisesti. Tämä muodostaa taustan tärkeälle kysymykselle siitä, kuinka optimoidaan tuotanto niin ettei synny merkittäviä vajauksia, minimoidaan tappiot ja maksimoidaan voitot. Osittain tämä ongelma ratkeaa todellisen maailman markkinavoimien avulla.

Viimeisin energiatasemallimme käyttää lineaarisia ohjelmointityökaluja optimaalisen aktiviteettitason löytämiseen joukolle tuotantoyksiköitä päämallin simuloimissa tilanteissa. Päämalli on vastuussa päätöksentekoon liittyvistä asioista, kun taas energiataseen optimointi ainoastaan simuloi todellisen maailman markkinoiden toimintaa.

Lineaarinen ohjelmointiongelma muodostuu seuraavasti. Koskien jokaista tuotantoyksikköä: olkoon x_i voimalan aktiviteetti. Otetaan myös muuttuja y_j merkitsemään kunkin energiatyypin ali- ja ylijäämiä.

The objective function is the function we are optimising. Each production unit has a unit profit per activity denoted by a_i which is determined by the amount of different input commodities (e.g. coal) per amount of different output commodities (i.e. electricity and heat) and their market prices. Lisäksi haluamme varmistaa, että kaukolämmön kysyntään vastataan aina kun mahdollista, joten jokaista vastaamatonta kaukolämmön kysynnän yksikköä kohden maksetaan sakko (1M€ tässä mallissa). Täytyy kuitenkin myös huomioida, että ylijäävä kaukolämpö menee hukkaan, joten se lasketaan tappiona. Merkitään vajeesta ja ylijäämästä johtuvia tappioita merkinnällä b_j. Koko objektiivinen(?) funktio on siis: sum(x_ia_i) + sum(y_jb_j).

The values of variables are constrained by equalities and inequalities: the sum of production of a commodity is equal to its demand minus deficit plus excess, activity is constrained by the maximum capacity and all variables are non-negative by definition. This can be efficiently solved by computers for each given instance. Production wind-up and wind-down is ignored, since time continuity is not considered. As a consequence fuel limits (e.g. diminishing hydropower capacity) are not modelled completely either. }}

Katso myös

Energiatase