NEF - konferansen 2010 Nytt om produksjon og distribusjon av elektrisk energi. SINTEF Energy Research

Transkript

1 NEF - konferansen 2010 Nytt om produksjon og distribusjon av elektrisk energi Distribusjonsnettene Kjell Sand, SINTEF Energi SINTEF Energy Research

2 Stikkord Fremtidens distribusjonsnett Smart Grids aktive distribusjonsnett Hva er drivkreftene Hvilke muligheter og utfordringer ligger i Smart Grid konseptet The Norwegian Smart Grid Centre SINTEF Energy Research

3 Fire enkle bilder på Smart Grids Et navn på fremtidens elektriske energisystem (anno 2020/2050) Et kvantesprang i integrasjon av IKT på alle nivåer i det elektriske kraftsystemet En fusjon av kraftnett og internett Et system hvor alle anlegg- og apparater har en IP-adresse (Internet Protocol address) slik at de kan aksesseres via internett 3

4 Litt historikk Smart grids begrepet ble introdusert i slutten på 90-tallet, men for den betydningen som legges i begrepet i dag, var kanskje artikkelen "Toward A Smart Grid" fra 2005 et viktig startpunkt. I EPRIs IntelliGrid program som startet i 2003, ble det fokusert på å finne nye måter å gjøre kraftsystemet mer robust på bl.a. trigget av omfattende avbrudd i kraftsystemet i Nord- Amerika. Visjonen var en mer adaptiv og automatisk respons til utfall og unormale situasjoner i kraftsystemet t t De siste årene har klimaperspektivet drevet dette videre SINTEF Energy Research

5 SMART GRID konseptet 5

6 SMART GRID et flerfaglig integrasjonsprosjekt Elkraftteknologi IKT (IT telekom, ) Måle- og sensorteknologi Kybernetikk 6

7 Smart Grids: En merkelapp på fremtidens kraftsystem (2020/2050) hvor avanserte måle- og styresystemer (AMS, smarte målere) og kommunikasjon til alle nettkunder og anlegg spiller en sentral rolle. Vil bl.a. få store konsekvenser k for utviklingen av distribusjonsnettet I dette foredraget legges det vekt på aktive distribusjonsnett 7

8 Hva kjennetegner det aktive distribusjonsnettet? Øket innslag av distribuert produksjon i høyspennings- og lavspenningsnettet og i installasjonen Øket innslag av ladbare biler og busser Øket samspill med kundenes last Toveis flyt av effekt, informasjon og styresignaler 8

9 I sum: Det handler mye om nye muligheter til å overvåke, styre, påvirke og informere om: P Q Q Pdt U U SINTEF Energy Research

10 Drivkrefter internasjonalt Bidra til et mer klimavennlig energisystem (mer fornybar energi, øket energieffektivitet) Bedre forsyningssikkerheten (spesielt med hensyn til redusert import av energi) Bedre leveringskvalitet (avbrudd og spenningskvalitet) Gjøre kraftsystemet mer robust overfor terror, hærverk o.l. Bedre forvaltning og fornying av en aldrende infrastruktur 10

11 Drivkrefter i Norge sett fra et klima- og energiperspektiv gp p Lite å hente i selve kraftsystemet m.h.t. klimagasser NORDEN 2007 Danmark Finland Norge Sverige Sum Innbyggere (mill.) Samlet el. Forbruk (GWh/år) Vannnkraft (GWh/år) (54 %) Kjernekraft (GWh/år) (22 %) Annen termisk (GWh/år) (22 %) Vindkraft (GWh/år) ( 2 %) Samlet produksjon(gwh/år)

12 Tap i nettet er interessant Energitap Norge (ca 10%) SINTEF Energy Research

13 Dette innebærer at nasjonal reduksjon av CO 2 -utslipp som følge av kraftsystemet (inklusive tapene i systemet), ikke vil være en viktig driver for Smart grids teknologier i Norge. Men dersom slike teknologier bidrar til øket eksport fornybar energi fra Norge som erstatter fossil energibruk utenlands eller bidrar til bedre utnyttelse ttelse av fornybar energi i utlandet, så vil dette kunne være en drivkraft og forretningsmulighet for Norge. 13

14 Drivkrefter i Norge sett fra et klima- og energiperspektiv Kilde: Klimakur

15 Største utslipp Transport Industri Petroleum Tiltak for reduksjon av utslipp i disse sektorene vil påvirke kraftsystemet, og således motivere for en Smart Grid utvikling: elektrifisering av sokkelen elektrifisering av transport 15

16 Om drivkrefter sett fra nettvirksomheten Reguleringsregimet er en meget viktig drivkraft for nettselskapene. Selskapene viser en betydelig grad av tilpasning til rammevilkårene. Dagens reguleringsregime g g har vært kritisert for ikke i god nok grad å motivere for investeringer, reinvestering og innovasjon Smart grids er en stor investering i AMS milliarder NOK 16

17 Siden nettselskapene vil være den sentrale aktør mht investeringer i Smart grid teknologier, vil reguleringsregimet være en avgjørende faktor i implementeringen i av Smart grids Det ligger store utfordringer her fordi smart grids berører så mange aktører: nettselskapet, kraftprodusenter, omsettere, sluttbrukere (husholdning, næringsliv, transport m.m.), slik at fordelingen av kostnader, gevinster og risiko blir mer kompleks enn tidligere. 17

18 To typer drivkrefter for nettselskapene Drivkrefter begrunnet gjennom nettselskapene rolle i det totale energisystemet hvor de overordnede målsettingene søkes nådd gjennom å etablere hensiktsmessige rammevilkår for selskapene fra myndighetene (direkteregulering og incentivregulering) Drivkrefter begrunnet i forenkling, forbedring, kostnadsbesparelser av de oppgaver som nettselskapene utfører 18

19 Viktige SG tema sett fra nettselskapene Håndtering av småkraft/distribuert produksjon Integrering av vindkraft Automatisering/effektivisering ti i i i av manuelle arbeidsprosesser Håndtering av leveringspålitelighet Redusere antall og varighet av avbrudd 19

20 Viktige SG tema sett fra nettselskapene (forts) Håndtering av lading av elbiler/hybridbiler b idbil Bedre oversikt over kraftnettet/kraftsystemet For beslutningsunderlag som gir riktige investeringer og driftsavgjørelser Dokumentasjon av nett og drift Styring av spenningskvalitet Håndtering av landstrøm til båter Bedre overvåking av tilstanden til nettkomponentene bedre levetidsutnyttelse Bedre beslutningsgrunnlag for vedlikehold og reinvesteringer 20

21 Viktige SG tema sett fra nettselskapene (forts) Bedre kundeservice Varsling av kunder ved planlagte l utkoblinger Reduksjon av nett-tap tap Bedre håndtering av gatelys Laststyring for å avlaste nettet i flaskehalssituasjoner og som alternativ til nettinvesteringer 21

22 Utviklingen på teknologiområdet vil også være en viktig drivkraft Nye og billigere løsninger innen kommunikasjon og IKT generelt 90 % av alle husstander i Norge har tilgang til internett Smart phones øker Økt bruk av trådløse teknologier Smarte energimålere med funksjoner for måling av effekt, energi, fjernavlesing, prisinformasjon, kommunikasjon med kundedisplay, kommunikasjon med smart hus-funksjoner, muligheter for laststyring, struping og stenging, etc. 22

23 Teknologi (forts.) Ny sensor og styreteknologi (bl. a. PMU phasor measurement units, GPS, smarte termostater..) Nye teknologier for energilagring (f.eks. superkondensatorer) Nye nettkomponenter og løsninger (DC-løsninger for lavspenningsnett, ny kraftelektronikk-teknologi, spenningsboostere osv) 23

24 Vurdering av kost-nytte tt vedr. SG IKT-systemer som påvirkes Teknologi Funksjoner Formål Nytte Kvantitativt/ kvalitativt CAPEX SGF Roller/ arbeidsoppgaver som påvirkes OPEX SGF NYTTE SGF Netto nytte CAPEX IKT /OPEX IKT SINTEF Energy Research

25 Implementering av Smart Grids teknologier innebærer store endringer Noen kan ses på som en naturlig evolusjon av en utvikling som har pågått å lenge andre har karakter k av sprangvise endringer SINTEF Energy Research

26 The Norwegian Smart Grid Centre SINTEF Energy Research

27 The Norwegian Smartgrid Centre Formål Etablere et nasjonalt forsknings- og utviklingssenter for smartgrid i internasjonal toppklasse. Sikre nasjonale energiaktører nødvendig kompetanse og industrien internasjonal konkurransekraft Forskningsaktiviteter Kommersialisering i Relevant undervisning (også etterutdanning) Nettverks og arenabygger Nasjonalt lab, test og demonstrasjonsprogram

28 Organisering Nasjonale FoU partnere: Sentermedlemmer (så langt): NTNU ABB SINTEF DNV Inkubator Halden Hafslund Nett Høgskolen i Narvik NTE Powel Statkraft Statnett Tieto Telenor Siemens Lyse Doble Transinor SINTEF Energy Research

29 Organisering Interimstyre Styreleder Terje Gjengedal, Professor Elkraft og FoU direktør Statnett Jens Auset Adm direktør, Hafslund Nett, Håvard Belbo, konserndirektør, NTE Holding AS Bård Benum, Adm. dir, Powel Tore Melland, leder FoU-program, Statkraft Jan Kristensen, Vice President, Telenor Knut Samdal, forskningssjef, Sintef Energi Olav B Fosso, Professor og instituttleder Elkraft, NTNU Marianne Ryghaug, Professor Institutt for tverrfaglige kulturstudier, NTNU Stig Ottesen, Inkubator Halden Trond Østrem, Førsteamanuensis, Høgskolen i Narvik

30 Elementer i senteret FME / SFI NCE / Arena FoU Informasjon Undervisning Næringsutvikling Kommer- Lab, test t og demo sialisering Studenter (Prosjekter, master, eksperter i team) NFR Innovasjon j Norge

31 Feeding bus Current measurement Distribution network model ~ DG unit AsP

32 Konklusjon: Vi vet ikke helt hvor vi skal, men vi vet at vi er på vei 32