Analytiikka ja äly luovat uutta bisnestä sähköyhtiöille

Sähkömarkkinoiden muutos on oiva tilaisuus testata käytännössä älykkäitä data-analytiikan työkaluja. Fortum on kehittänyt oman järjestelmänsä palvelemaan liiketoimintansa kasvua.


Sähköyhtiöt ovat data-analytiikan osalta hyvässä tilanteessa, sillä niille on kertynyt vuosikymmenten aikana valtavat määrät dataa, jota voidaan hyödyntää monipuolisesti uusilla välineillä. Erilaisten analyysityökalujen keskellä tärkein kysymys lähtee liiketoiminnan tarpeista.
”Yrityksissä mietitään, minkälainen tieto auttaa niitä tekemään asioita paremmin tulevaisuudessa. Sen jälkeen lähdetään katsomaan, miten olemassa olevaa dataa voidaan automaattisesti kaivaa ja analysoida niin, että se tuottaa parempaa bisnestä tai aivan uusia liiketoimintamahdollisuuksia”, teollisen big datan analytiikkayritys Quvan analytiikkaratkaisuista vastaava johtaja Tapani Manninen sanoo.
Quva tekee sähköyhtiöille monipuolisia sovelluksia, joissa monissa hyödynnetään muun muassa koneoppimisalgoritmeja.
”Kantaverkkopuolella olemme tehneet sovelluksia häiriöiden ennakointiin ja ennustamiseen sekä sen selvittämiseen, mitkä syyt ovat näiden takana. Toinen iso alue on kulutuksen ennakointi”, Manninen sanoo.
Ennustavan analytiikan sovellusten rakentamisessa Quva käyttää sähköverkosta syntyvän datan lisäksi muun muassa säädataa, jota on runsaasti saatavilla. Edistynyt analytiikka on löytänyt myös yllättäviä yhteyksiä eri taustamuuttujien välillä, kuten sen, että eri viikonpäivinä esiintyy häiriöitä erilailla.
Etäluettavien sähkömittareiden data on yksi tärkeimmistä tietolähteistä. Datasta saadaan selville erilaisia sähkönkulutukseen liittyviä käyttäytymismalleja. Tästä big data -massasta louhitaan analytiikalla hyötytietoa kysyntäjoustoennusteisiin. Paremmat ennusteet tarjoavat sähköyhtiöille mahdollisuuksia parempaan bisnekseen nopeatempoisilla sähkömarkkinoilla.
”Maailmalla on tehty sovelluksia, joilla näkee, mitä koneita eri kulutuspisteissä on käynnistetty. Tällaisen kulutustiedon perusteella tiedetään, minkälainen sähkön kysyntä milloinkin on, jolloin siihen voidaan varautua paremmin.”
Suomalaiset sähköyhtiöt ovat jo alkaneet hyödyntää dataa liiketoiminnassaan, mutta ne ovat vielä aika alussa.
”Edistyneempi analytiikka on tullut tälle toimialalle vasta aivan viime vuosina. Kiinnostus on lisääntynyt selvästi, mutta toimiala on kieltämättä aika konservatiivinen ottamaan uusia työkaluja käyttöön.”
Sähköyhtiöistä Vaasan Sähkö, Oulun Sähkö ja Fingrid ovat edistyneen analytiikan ja koneoppimisen hyödyntämisessä toimialansa pioneereja.
Virtuaaliakku tasaa vaihteluita
Fortumin Spring by Fortum -liiketoiminnasta vastaava johtaja Janne Happonen katsoo sähköbisneksen muutosta aitiopaikalta. Hänen yksikkönsä kehittää virtuaaliakuksi nimettyä järjestelmää.
”Kyseessä on oikeastaan eräänlainen virtuaalivoimala, joka näyttäytyy esimerkiksi kantaverkkoyhtiö Fingridille akkuna. Tuhansien kotien joustava kulutus on kokonaisuutena kuin yksi akku”, Happonen kertoo.
Virtuaaliakku tarvitsee mullistuvilla sähkömarkkinoilla tuekseen älykkäitä ohjausjärjestelmiä. Kun sähköntuotantoon tulee enenevässä määrin pieniä yksiköitä ja sähköverkon perinteinen toimintalogiikka muuttuu siihen, että kuluttajat ovat myös tuottajia, tarvitaan uudenlaista sähköverkon hallintaa. Tähän on tarjolla moderneja analytiikan työkaluja, ja jos niin halutaan sanoa: tekoälyä.
”Sähköjärjestelmään tulee yhä enemmän kotitalouksissa olevaa ohjattavaa kulutusta. Sitä voidaan ohjata älykkään teknologian avulla aivan kuin se olisi akku”, Happonen sanoo.
Älykkään ohjauksen ansiosta Fortum tarjoaa sähkölämmitteisten omakotitaloasiakkaille reaaliaikaista kulutustietodataa ja mahdollisuutta vaikuttaa kulutukseen niin, että sillä optimoidaan esimerkiksi energian kulutusta tapahtuvaksi silloin, kun sähkön hinta on alhainen.
Myös isommat asiakkaat hyötyvät älykkyydestä.
”Konesaliasiakkaille tarjoamme kumppanimme Eatonin kanssa palvelua, että he voivat tarjota varavoimajärjestelmissään olevaa vara-akkujen kapasiteettia kantaverkkoyhtiö Fingridille varavoimaksi.”
Kolmas Spring by Fortumin palvelu on suunnattu jakeluverkkoyhtiöille. Ensimmäisenä asiakkaana palvelulla on verkkoyhtiö Elenia, jonka kanssa Fortum rakentaa sähkövaraston, joka liitetään osaksi virtuaaliakkua. Virtuaaliakkuun osallistumisen lisäksi varasto on Elenian käytettävissä esimerkiksi myrskyvaurion aiheuttaman sähkökatkon sattuessa. Sen kapasiteetti on mitoitettu kattamaan kymmenien omakotitalojen sähköntarve useiksi tunneiksi.
Heviä analytiikkaa
Mikä tämä kaiken takana oleva äly sitten on?
”Virtuaaliakku on ennen kaikkea analytiikkaohjelmisto, joka ottaa valtavan määrän reaaliaikaista dataa sisään, oppii siinä olevia ominaisuuksia, potentiaalia ja reunaehtoja sekä kykenee tekemään näiden perusteella johtopäätöksiä ja ennusteita.”
Ennusteiden perusteella Fortum tarjoaa muun muassa Fingridille kysynnänjouston säätöä. Reaaliaikaisessa ajotilanteessa pystytään analytiikkaohjelmiston ansiosta reagoimaan sähköverkon taajuuden vaihteluun sekunti sekunnilta.


Detaljitietoa kulutuksesta
Datamassan analysointivaiheessa sen lähteet anonymisoidaan. Tämä tarkoittaa sitä, että kenen kuluttajan sähkölähteestä on mikäkin kulutustieto ja milloin saatu, ei Fortumia kiinnosta. Toisaalta Fortum tarjoaa jokaiselle kuluttajalle kulutuskäyttäytymiseen perustuvaa reaaliaikaista dataa.
”Fortumin mobiilisovelluksessa voimme näyttää asiakkaillemme heidän kulutukseen perustuvia ennusteita. Niitä palveluita annamme vain niissä tapauksissa, kun asiakkaamme niitä haluavat.”
Sähköverkon analysointiin tarvitaan uusia älykkäitä metodeja ja työkaluja, jotta Pohjoismaiseen sähköjärjestelmää voidaan ylipäätänsä rakentaa niin paljon uusiutuvaa energiatuotantoa kuin on suunniteltu. Happosen mukaan Fortumin investoinnit älykkäisiin järjestelmiin mahdollistavat sen, että kuluttaja-asiakkaat voivat olla lähes huomamattaan mukana tässä muutoksessa.
Datan hyödyntämiseen Fortumilla on monta tietä. Merkittävä osa analytiikkaa keskittyy asiakkaiden, esimerkiksi kotitalouksien, hallussa olevien energialähteiden analysointiin ja siihen, miten niitä voidaan eri tilanteissa hyödyntää.
Happonen kertoo esimerkin.
”Voimme analysoida esimerkiksi lämpimän veden kulutuksen siitä, miten paljon veden lämmittämiseen käytetään sähköä. Tästä voimme arvioida jokaisen kodin tarpeen niin, että kaikilla on aina lämmintä vettä. Tästä pystymme puolestaan laskemaan sen, kuinka paljon meillä on joustoa Fingridin suuntaan.”
Konesalien kohdalla voidaan tarjota paitsi Fingridille lisäkapasiteettia, tarjota palveluna konesalien ylläpitäjille ja huollosta vastaaville organisaatioille tietoa, missä kunnossa akut ovat ja milloin ne tarvitsevat huoltoa.
”Meillä on koko ajan kehitteillä kaikille asiakasryhmille tarjottavista palveluja, jotka kaikki perustuvat datan tehokkaaseen hyödyntämiseen. Niissä pureudutaan yhä syvemmälle kunkin asiakkaan sähkönkulutukseen ja tarjotaan mahdollisuuksia tehostaa omaa  sähkönkulutusta. Jo nyt asiakkaamme saavat niin halutessaan paljon reaaliaikaista tietoa omasta sähkönkulutuksestaan, Fortumin  mobiilisovelluksen avulla.”
Oma osaaminen luo kilpailuetua
Analytiikkaohjelmisto on Fortumin omaa tekoa ja se on tehty yrityksen liiketoiminnan tarpeisiin.
”Jonkin verran olemme käyttäneet kumppaneidemme asiantuntijoita. Tämä on ollut meidän tietoinen valinta, sillä
mistään valmiista järjestelmistä ei löytynyt meidän tarpeisiin sopivaa järjestelmää. Toisaalta halusimme myös rakentaa omalla järjestelmällä selvää kilpailuetua, jota saame omalla järjestelmällämme.”
Fortumin toiminnassa uudet palvelut merkitsevät hyötyä asiakkaille, kumppaneille, Fingridille ja tietysti myös mahdollisuuksia Fortumin oman liiketoiminnan kasvattamiselle.
”Palveluiden myötä saamme uutta bisnestä. Toisaalta voimme toimia markkinoilla entistä joustavammin, mikä parantaa liiketoimintaamme.”
Käytännössä joustavuus ja parempi markkinatilanteen ennustamiskyky merkitsee Fortumille sitä, että se pystyy tekemään paremmin markkinoiden muutoksia ennakoivia ennusteita ja näin toimimaan kannattavammin myös niissä tilanteissa, joissa ennusteet ja markkinatilanne jostain syystä poikkeavat toisistaan.
Taajuusohjattu käyttöreservi on yksi keskeinen sähkömarkkinoiden joustoa ja jatkuvaa hienosäätö tarjoava osa, jolla Fortumin virtuaaliakkukin toimii.
”Fingrid ilmoittaa päivittäin, kuinka paljon säätövaraa he ostavat. Me kilpailemme tällä markkinalla suoraan voimalaitosten kanssa hinnalla ja joustavuudella. Uusituvan energian myötä tällaisen säätövoiman tarve kasvaa jatkuvasti, johon sekä sähkön tuotannon että kulutuksen on sopeuduttava uusilla ratkaisuilla.”

***
Analytiikalla ehkäistään miljoonatappioita

Sähkölaitteiden valmistajat upottavat yhä enemmän älyä toimilaitteisiinsa. Samanlainen ennakoiva analytiikka, joka on vallannut alaa raskaissa koneissa kuten satamalukeissa ja harvestereissa, on arkea myös erikokoisissa sähkölaitteissa. Etähallinta, datan  kerääminen ja ennakoiva analytiikka mahdollistavat uusia tapoja parantaa laitteiden tuottavuutta, turvallisuutta ja käytettävyyttä.
Schneiderin myyntijohtaja Mikko Keto nostaa kaksi näkökulmaa yli muiden.
”Ensimmäinen näkökulma on laitetekniikan optimointi, joka tarkoittaa luotettavuuden, käytettävyyden ja riskienhallinnan parantamista. Tähän päästään, kun toimilaitteista kerätään tuoretta tietoa, jonka perusteella tiedämme, miten ja missä olosuhteissa laitteita oikeasti käytetään.
”Analytiikalla ehkäistään miljoonatappioita tuoretta tietoa, jonka perusteella tiedämme, miten ja missä olosuhteissa laitteita oikeasti käytetään.”
Tieto on tärkeää, koska vain 20 prosenttia sähkölaitteiden vioista johtuu niiden ikääntymisestä ja loput 80 prosenttia muun muassa olosuhteiden muutoksista, kovasta tai väärästä käytöstä tai kytkentävirheistä. Analytiikalla pureudutaan tähän osuuteen.
”Data-analytiikalla voidaan ehkäistä tehokkaasti sähkönsiirron ongelmia ja niistä johtuvia miljoonatappioita”, Keto sanoo.
Toimialojen erityispirteiden huomiointi sähkölaitteiden tuottaman tiedon analytiikan hyödyntämisessä on toinen Kedon nostama näkökulma.
”Rakennusautomaatiossa mietitään, miten rakennusta ajetaan teknis-taloudellisesti järkevimmin. Miten esimerkiksi minimoidaan huoltokustannuksia ja olosuhdepoikkeamista johtuvia ongelmia rakennuksen käyttäjille. Vastaavia analytiikkaratkaisuja on myös teollisuuden eri aloille kuten öljy- ja kaasuteollisuuteen, kaivannaisteollisuuteen ja sähköyhtiöille.”
Sensorointi lisääntyy sähkönjakelussa ja sähköverkoissa huimaa vauhtia muun muassa siksi, että vikatilanteita halutaan jäljittää, analysoida ja ennakoida nykyistä paremmin. Sähköyhtiöt käyttävät sensoreiden tuottamaa big dataa louhimalla siitä edistyneen analytiikan avulla liiketoimintaansa vauhdittavaa hyötytietoa. Tämän perusteella parannetaan nykyistä liiketoimintaa  ja kehitetään uusia palveluita.
”Verkkoyhtiöt käyttävät esimerkiksi käytön tukijärjestelmiä (DMS, Distributed Management System) keräämällä niihin dataa ja analysoimalla poikkeamia. Tieto voi olla esimerkiksi, että herra Möttösen mökillä puuttuu kolmivaiheisesta sähkönsiirrosta yksi  aihe. Analytiikka tutkii, onko vika asiakkaan sulakkeessa vai onko vika sähköyhtiön verkossa. Sen tiedon perusteella tehdään korjaustoiminiteet.”
Sensoreiden antamilla mittaustiedoilla voidaan optimoida muuntajien jännitetasoja, jolloin voidaan minimoida sähkönsiirron häviöitä.
”Jatkossa, kun kuluttajatkin tuottavat sähköä, tällaista mittausta ja siihen liittyvää analytiikka tarvitaan entistä enemmän esimerkiksi sähköturvallisuuden varmistamiseen”, Keto sanoo.

TEKSTI JUKKA NORTIO KUVAT SCHNEIDER ELECTRIC, ISTOCKPHOTO