Työssä ehdotetaan parannuksia voimajärjestelmän suunnitteluun laajamittaisen tuulivoiman vaikutuksen huomioimiseksi suunnitteluprosessissa. Parannetulla suunnittelulla voidaan kustannustehokkaasti ylläpitää voimajärjestelmän luotettavuutta ja sähkömarkkinoiden toimivuutta.

Työn lähtökohtana on nykyinen pohjoismainen siirtoverkon suunnittelukäytäntö ja pohjoismainen sähkömarkkinamalli. Voimajärjestelmän suunnitteluprosessia ja -menetelmiä on kehitetty edelleen nykyisessä suunnittelussa havaittujen puutteiden pohjalta. Puutteet on tunnistettu nykymenetelmiä arvioimalla ottaen huomioon tuulivoiman aiheuttamat uudet vaatimukset voimajärjestelmän suunnittelulle.

Parannettu suunnittelumenettely muodostetaan yhdistämällä eri suunnitteluvaiheissa esiintyvät parannetut suunnittelumenetelmät nykyiseen suunnittelumenettelyyn. Perinteinen verkkosuunnittelu laajennetaan voimajärjestelmäsuunnitteluksi integroimalla reservikapasiteetti osaksi suunnitteluprosessia. Väitöskirjassa ehdotetaan todennäköisyyspohjaista menetelmää reservikapasiteetin määrittämiseksi voimajärjestelmässä, jossa on merkittävästi tuulivoimaa. Myös sähkömarkkinoiden mallinnusta ja siirto- ja reservikapasiteetti-investointien kannattavuusanalyysiä parannetaan. Näin saavutetaan entistä todenmukaisemmat investointien kansantaloudelliset hyödyt. Lisäksi ehdotetaan reaalioptioteoriaan perustuvan menetelmän hyödyntämistä investointien kannattavuuteen vaikuttavien epävarmuuksien hallitsemiseksi. Todenmukaisia verkko- ja markkinatietoja hyödyntävä laskentaesimerkki osoittaa, että parannettua suunnittelumenettelyä voidaan soveltaa käytännössä. Laskentaesimerkki osoittaa myös, että 4 GW tuulivoimakapasiteetti Suomessa edellyttää investointeja siirto- ja reservikapasiteettiin.

Parannettu suunnittelumenettely optimoi siirto- ja reservikapasiteetin voimajärjestelmässä, ottaen huomioon sähkömarkkinat, epävarmuuden sekä kansantaloudellisen ja järjestelmävastaavan näkökulman. Tätä suunnittelumenettelyä voidaan soveltaa maissa, joissa on sähkömarkkinat.