Transcript null
Distribuerad Generering och Elkvalité STRI 2010-09-22 Mats Häger, Math Bollen 1 Generationsskifte • • • • • • Ökad andel förnyelsebar energi Från stora till mindre produktionsenheter Från centralt till utbrett ägande Generering skild från transmission och distribution Elmarknad och internationell el-handel Klimatmål - hämtat från Svensk Energi: ....innebär att i storleksordningen 15-20 TWh vindkraft behöver komma in i systemet till 2020 för att Sverige ska klara sin del av förnybarhetsmålet. 2 Påverkan på kraftsystemet • Ökad andel förnyelsbar energi • Placering och produktion kontrolleras inte längre av systemoperatören Variationer i genereringskapacitet • • Från stora enheter till mindre • Kostnaden för kontroll och skydd blir högre i relation till den totala kostnaden per enhet Anslutning till distributionsnät transmissionskaraktär • • Elmarknaden • Ekonomisk optimering av produktionsägaren • Stora effektflöden, speciellt vid låg förbrukning 3 Några reflektioner .. • Variationer i genereringskapacitet • Lasten är inte heller konstant… • Systemet måste kunna hantera stora momentana bortfall I generering (1200 – 3000) MW • Osäkra prognoser för generering • Det finns brister i belastningsprognoser också … • Elmarknaden avgör vilken produktion som vara I drift. • Avlägsen placering • Gäller till viss del även befintlig produktion 4 Vilka är utmaningarna? • Balansering och kontroll ska realiseras med fler • men mindre enheter Oförutsägbara förändringar • Kort förvarning vid nya installationer • Plötsliga och oväntade väderleksförhållanden • Uppträdande vid stora störningar • Systemet är inte dimensionerat för momentana bortfall större än 1000 – 3000 MW • Bygga nya transmissionsledningar…. • Större andel generering ansluten till distributionsnät 5 Angelägna frågor • Distribuerad generering • Spänningsreglering - Överspänning • Större enheter anslutna till svaga delar i ett distributionsnät • Stora vindkraftparker • Överbelastning -Överföringskapacitet • Stabiltet • Immunitet - Fault-ride-through • Transmissionssystemet • Effektbalans – Rullande reserv - Reservkraft 6 Hur påverkas elkvaliten ? • Emission från distribuerad generering • Övertoner, flimmer, obalans, spänningssteg • Starkare distributionsnät • Dämpning av störningar från omgivande nät • Svagare transmissionsnät • Större utbredning av störningar • Dippar, flimmer, övertoner • Mera kapacitans i näten (kompensering, kablar) • Kopplingsöverspänningar resonanser 7 Distribuerad generering och Elkvalitet • Spänning- och strömkvalitet • Distribution • Spänningsvariationer och flimmer • Osymmetri • Övertoner (kurvformsdeformation) • Spänningsdippar • Transmission 8 Spänningskvalitet och DG Andra kunder T&D system spänning DG 9 Design och krav … • Normal drift (variationer) • DG ska tåla existerande störnivåer i spänningen (IEC 61000-2-2; EN 50160) och uppfylla tillämpliga immunitetskrav (IEC 61000-4-13, etc). • Normala händelser • DG ska tåla normalt förekommande händelser (koppling av kondensatorer, transformatorer mm) • Onormala händelser • Tålighet mot onormala händelser är designkrav och del av den ekonomisk-tekniska optimeringen 10 Strömkvalitet och DG Andra kunder T&D system ström DG 11 Produktstandard vindkraftverk 12 Produktstandard vindkraft SS-EN 61400-21 13 ASP och AMP ASP – Anslutning av större produktionsanläggningar - Elforsk rapport 06-79 AMP – Anslutning av mindre produktionsanläggningar - Svensk Energi 14 Bortkoppling av DG Andra kunder T&D system spänning DG trip 15 Immunitet - Fault-ride-through • En ekonomisk optimering av DG och skyddskrav, (t.ex. detektering av ö_drift), medför sannolikt att dessa kopplas bort i samband med spänningsdippar • Bortkoppling av enskilda större enheter kan lokalt påverka elkvaliten • Momentan bortkoppling av större mängd generering kan riskera hela systemets drift. 16 Immunitet - Fault-ride-through Affärsverket Svenska Kraftnäts föreskrifter och allmänna råd för driftsäkerhetsteknisk utformning av produktionsanläggningar SvkFS 2005:2 > 100 MW 25 -100 MW 1,5 - 25 MW 17 Hosting-capacity • Introduktion av DG påverkar kraftsystemet på flera sätt: • Viss återverkan berör direkt nätägaren • Begreppet “hosting-capacity” har formulerats för • att bestämma hur mycket DG som kan accepteras och anslutas utan att spänningskvaliten blir för låg. När gränsen vid “hosting capacity” är uppnådd kan ingen ytterligare DG anslutas innan åtgätder vidtagits. 18 “Hosting capacity” -koncept Performance Index En dimension i taget … Investering gräns hosting capacity % DG 19 Performance index Hosting capacity Oacceptabel försämring Limit Acceptabel försämring Nuvarande nivå Förbättring % DG 20 Högsta 10-min rms-värde Exempel: Överspänning Hosting capacity Oacceptabel försämring 110% Acceptabel försämring Nuvarande nivå Förbättring % DG 21 Performance index HC2 Oacceptabel försämring Gräns Acceptabel försämring HC1 Nuvarande nivå Förbättring % DG 22 Strömmens högsta 10 min rms-värde Exempel: Överström HC2 Oacceptabel försämring Märkström Acceptabel försämring HC1 Nuvarande nivå Förbättring % DG 23 Konceptet “Hosting capacity” • • • • • Välj fenomen/parameter Välj lämpligt “performance index” Bestäm en relevant gräns för valt index Beräkna valt “performance index” som funktion av mängden installerad generering “hosting capacity” = när “performance index” överskrider gränsen. 24 Sammanfattning ”Hosting capacity” • För att fastställa hur mycket DG som • • installeras är viktigt att välja lämpliga “performance index”. Konceptet “hosting capacity” öppnar/förutsätter en dialog mellan olika aktörer Valet av index har många gånger stor betydelse för hur mycket DG som kan accepteras 25 Pvinter=40 MW Psommar=4 MW Exempel 220 kV 30 MVA 130 kV 30 MVA 40 kV 220 kV 20 MVA Max 30 MVA 26 Exempel Pvinter=40 MW Psommar=4 MW Snabb ökning Pmax !!! 220 kV 30 MVA 130 kV 63 MVA 40 kV 6 MW 220 kV 63 MVA Max 30 MVA 10 MW 27 Hur styrs och prioriteras vid reservmatning ? Exempel 220 kV Hur finansieras en förstärkning ? 30 130 kV 63 40 kV 6 MW 220 kV 26 km 80 80 MW 40 kV Max 30 MVA 10 MW 28