Avoin kaukolämpö ja marginaalikustannuspohjainen hinnoittelu

Currently, an increasing usage of individual heating systems such as heat pumps and solar heat collectors, pose a challenge to the district heating market. However, individual heating technologies together with industrial processes produce excess heat, which can be utilized in district heating. The usage of excess heat can be seen as an opportuni-ty for new business strategies in district heating. The objective of this thesis was to simulate hourly district heat production in an open district heating market, where external heat production is included into the system. The aim was to develop a price mechanism that calculates hourly district heat prices that are used to price heat from external heat producers. In an open district heating system, heat would be supplied from external heat producers whenever their heat production would be more cost-efficient than the district heating company’s heat production. Thereby, resources would be allocated more efficiently. In addition, the usage of external heat producers would generate both savings for a district heat company by outsourcing portions of expensive heat production and additional income to external heat producers for their excess heat production. Finally, a dynamic price for district heat would also direct heat consumption more efficiently than the current fixed heat-tariff. Dynamic prices would signal customers to make savings in heat consumption during expensive heat production periods, which would lead to more rational heat consump-tion and heat saving measures. The developed price mechanism was carried out as a linear optimization problem. The objective was to minimize the total production costs of the simulated open district heating system. The results showed that significant financial savings can be made by including external heat production into a district heating system. In addition, it can be profitable to pump excess heat from external heat producers year-round, which saves not only on expensive peaks production but also on less expensive base production as well. Finally, a dynamic price for district heat and an open district heating system would be a step closer to a more comprehensively efficient heating market by enhancing resource allocation. Also, renewable individual heating systems would be more appealing for consumers and thereby benefit the whole heating system.Kiinteistökohtaiset lämmitysjärjestelmät kuten maalämpöpumput sekä aurinkoläm-mönkerääjät ovat kaukolämmön kilpailijoita lämmitysmarkkinoilla. Kiinteistökohtaisten lämmitysjärjestelmien uhka voidaan muuttaa mahdollisuudeksi, jossa kilpailevien lämmitysjärjestelmien ylijäämälämpö voitaisiin hyödyntää avoimessa kaukolämpöjärjestelmässä. Tämän diplomityön tavoitteena on ollut mallintaa tuntikohtaista kaukolämmön tuotantoa avoimessa kaukolämpömarkkinassa, jossa ulkopuolinen lämmön tuotanto on integroituna osaksi lämmön tuotantoa. Päämääränä on ollut kehittää tuntikohtainen hintamekanismi, joka hinnoittelisi ulkopuolisen lämmöntuottajan tuottaman ylijäämälämmön tunnittaista arvoa. Avoimessa kaukolämpömarkkinassa, lämpöä hankittaisiin ulkopuolisilta lämmöntuottajilta aina, kun heidän tuntikohtaiset tuotantokustannuksensa olisivat matalammat kuin kaukolämpöyhtiön tuotantokustannukset. Tämä menettelytapa mahdollistaisi tehokkaan resurssien allokoinnin ja samalla aiheuttaisi kustannussäästöjä kaukolämpöyhtiölle. Lisäksi, tuntikohtainen kaukolämmön hinnoittelu ohjaisi kuluttajia ja suunnittelijoita kaikilla tasoilla kohti järkevämpiä ratkaisuja kokonaisuuden kannalta. Dynaaminen hinta myös ohjaisi tekemään lämpösäästöjä, kun lämmön tuotanto olisi kallista. Kehitetty hintamekanismi perustuu lineaariseen ohjelmointiin, jossa kohteena on minimoida avoimen kaukolämpömarkkinan kokonaistuotantokustannukset. Tulokset osoittavat, että ulkopuolinen lämmön tuotanto on huomattavan kustannustehokasta sekä kaukolämpöyhtiölle että myös ulkopuoliselle lämmöntuottajalle. Tulokset osoittavat myös sen, että ulkopuolisen lämmöntuottajan tuottamaa lämpöä voidaan hyödyntää ympärivuotisesti eikä ainoastaan huippukuormakausina. Dynaaminen kaukolämmön hinnoittelu avoimessa kaukolämpömarkkinassa mahdollistaisi tehokkaan kokonaisuuden, jossa resurssit allokoituisivat kustannustehokkaasti. Avoin kaukolämpömarkkina tekisi kiinteistökohtaisista lämmitysjärjestelmistä houkuttelevampia ja siten myös hyödyntäisi lämmitysjärjestelmää kokonaisuutena