Bærekraftig systemutvikling. Matthias Hofmann Statnetts FoU-konferanse,

Transkript

1 Bærekraftig systemutvikling Matthias Hofmann Statnetts FoU-konferanse,

2 Utfordringer, trender og nye muligheter FoUsatsninger Fremtiden er elektrisk

3 Global klimautfordring Kilde: UNFCC 2016 Fremtiden er elektrisk

4 Lokale miljøhensyn Kilde: Jonathan Coleman Kilde: NMBU 2016 Sluttrapport biologisk mangfold i kraftgater Fremtiden er elektrisk

5 Usikker framtid - Nye muligheter Smart grid Digitalisering Kilde: Cineldi Fornybar energi Kunstig intelligens Fremtiden er elektrisk

6 Fremtiden er elektrisk Historisk høyt investeringsnivå

7 Mål for Verktøy- og kompetanseutvikling for å planlegge kraftsystemet samfunnsmessig effektivt Fotavtrykk klima og miljø Beslutninger under usikkerhet Fremtiden er elektrisk

8 Kunnskap for lavere fotavtrykk FoU-fokus Kvantifisere miljø- og klimakonsekvenser i beslutningsprosesser Tiltak for å redusere miljøpåvirkning av Statnetts anlegg Tiltak for å redusere Statnetts klimagassutslipp Fremtiden er elektrisk

9 Verktøy og metoder for gode beslutninger FoU-fokus Probabilistisk verktøy for leveringspålitelighet Markedsmodeller med usikkerhet og balansebehov Alternative løsninger til nett Rasjonell utvikling av kraftsystemet Dialog med samfunnet Fremtiden er elektrisk

10 Fotavtrykk klima og miljø Beslutninger under usikkerhet Fremtiden er elektrisk

11 GARPUR A new reliability criteria for security of supply Simon Weizenegger - Analyst Oslo - Ullevål,

12 Agenda Why GARPUR? The project Probabilistic criteria

13 Basics Reliability management

14 1

15 N-1 criterion "The power system shall withstand the fault and outage of any single component." 50 MW 90 MW G C A 40 MW B 20 MW 70 MW 100 [MW] 50 security limit 0 A B C [lines] 20 MW 2

16 N-1 criterion "An outage can lead to an unacceptable system state." 90 MW G C 90 MW A B 70 MW 70 MW 100 [MW] 50 security limit 0 A B C [lines] 20 MW 2

17 N-1 criterion "An unacceptable system state can lead to a blackout." 10 MW G C A B 0 MW 100 [MW] 50 security limit 0 A B C [lines] 0 MW 2

18 N-1 criterion "TSOs applies different measurements to prevent unacceptable states." 90 MW G C 40 MW 50 MW A2 A1 B 20 MW 70 MW 100 [MW] 50 0 A2 B C security limit [lines] 20 MW 2

19 Basics What does reliability cost?

20 NOK Socio-economic costs = IC + SC Expected service interruption costs Costs of security measures N-0 N-1/2 N-1 N-2 C C 3

21 NOK N-0 N-1/2 N-1 N-2 C C 3

22 NOK N-0 N-1/2 N-1 N-2 C C 3

23 NOK N-0 N-1/2 N-1 N-2 C C 3

24 NOK N-1 is quite often not optimal! N-0 N-1/2 N-1 N-2 C C 3

25 Conclusion of N-1 Easy to understand Robust, but Does not consider probability of outages Mainly focus on operational limits Does not distinguish between risks No answers what is the socio-economically optimum General assumption too expensive Need Develop a new probabilistic reliability criteria Same robustness Probability of threat-based outages Holistic approach of consequences Quantify the risk Decisions based on the socio-economically benefit Cheaper reliability management 4

26 GARPUR Generally Accepted Reliability Principle with Uncertainty modelling and through probabilistic Risk assessment 5

27 The project How?

28 Norway Iceland The Netherlands Denmark (project coordinator) EC-funded research and development project United Kingdom Finland Consortium of 20 partners from 12 countries Belgium Germany Czech Republic Including 7 TSOs 4 years, 1 September August 2017 (scientific advisor) 25 academic papers France Bulgaria Israel 6

29 Project timeline Investigation TSO status of reliability management Limitations of N-1 Drivers of a probabilistic approach X 7

30 Project timeline Theoretical framework for a probabilistic criteria min, Develop mathematical models to predict risks quantify the socio-economic benefit find the best decision X 8

31 Project timeline Application Status min, Develop processes and indicators based on mentioned models Short-term and real-time operation Asset management System development X 9

32 Project timeline Implementation Apply the probabilistic criteria in near-real life Develop tools Collect data Status min, X 10

33 Project timeline Testing Status Status min, Define scenarios Compare N-1 against the probabilistic criteria Validate results Analyze socio-economic impact of criteria X 11

34 Project timeline Recommendation Status Status Status min, Collect all findings Distribute recommendations Create roadmap for European implementation X 12

35 Probabilistic criteria Concept and results

36 Basic concept Possible scenarios Uncertainty of Load Production Weather Maintenance policies Probability of failure Historical failure rates of components Weather dependence Failure of corrective actions Simulate Consequence of failure Costs of remedial actions Value of lost load Quantification Risk Expected costs 13

37 Testing the probabilistic criteria Iceland Visualization of risk Sensitivity France Comparison N-1 vs. prob. criteria Belgium Most likely scenarios Consequences of failure Statnett Realistic failures and consequences Real-time Day-ahead System development 14

38 Iceland - real-time Preliminary results not intended for public 15

39 France - day-ahead Preliminary results not intended for public 16

40 Benefits for Statnett Probabilistic risk assessment Relevant topic Socio-economic benefits Theoretical documentation Technical discussions Probabilistic tool of department Forsyningssikkerhet Weather-depended failure rates Quantify risk of lost load Modelling cost of remedial measures 17

41 Statnett - system development Real failure vs. probability for Alta - Skaidi Wind-dependend failure-probability Realistic multiplefailures 18

42 The Final Conference 17/18 October 2017 "The Hotel" Boulevard de Waterloo 38, Brussels Technical results Impact of probabilistic criteria Challenges/benefits for TSOs 19

43 Thank you! Questions?

44 Oslo, Ellen Torsæter Hoff Kraftlinjer sett fra fugleperspektiv hvordan unngå kollisjoner?

45 Fremtiden er elektrisk

46 Fremtiden er elektrisk Foto av K. Bevanger Coues, 1876:

47 Tar Statnett ansvar? Patruljering med hund DNA-analyser av funn Bestandskartlegging Observasjonsstudier Kartlegging av risikofaktorer og avbøtende tiltak Fremtiden er elektrisk

48 Fra OPTIPOL-prosjektet (2014) Ogndalen, Nord- Trøndelag 7 km lengde 11,8% av storfuglbestanden drept 300 kv Regelmessig søk med hunder over 3 år ( ) 8,1% av orrfuglbestanden drept Fremtiden er elektrisk

49 Fremtiden er elektrisk

50 Vår beste løsning: Men vet vi egentlig om den fungerer? Bird Flight Diverter

51 Nytt prosjekt: Bird-friendly design of power lines (BIRDPOL) Bruke fugleradar til å studere flygeadferd rundt kraftledninger Forstå "collision hot-spots" Endringer av adferd før/etter konstruksjon av kraftledninger Sammenligning av merkede og umerkede spenn Fremtiden er elektrisk

52 Pilotstudie indikerer effekt! Radarteknologien fungerer til formålet - fulgestørrelse og bevegelsesmønster Høyere svingradius på merket spenn i forhold til umerket. Spesielt på dagtid og ved kortere avstand til lina 420 kv Viklandet Fræna Osvatnet, Møre og Romsdal Fremtiden er elektrisk

53 Nå måler vi "baseline" 420 kv Snilldal Surna Hemne kommune, Sør- Trøndelag Nå måler vi fugletrekk før ledningen bygges Studieområdet inkluderer både merkede og umerkede spenn Fremtiden er elektrisk

54 Fremtiden er elektrisk

55 Hva ønsker vi svar på? Bør vi bruke penger på fugleavvisere? Hvilke arter/type fugler responderer best på merking? Hvilke områder bør vi prioritere? Endrer kraftledningen fuglers områdebruk? Kan påvirke fremtidige trasévalg Fremtiden er elektrisk

56 Bird lives matter!!! Takk for oppmerksomheten! Kontakt: Ellen Torsæter Hoff Foto: Pernille Lervåg Fremtiden er elektrisk

57 Ny markedsmodell Nye markedsmodeller for å møte et endret marked Statnetts FoU-konferanse, 19. april 2017

58 Markedsanalyse Finne riktige prosjekter Langsiktige investeringer Usikkerhet om utviklingen Onsdag 10.juni 2048 Fremtiden er elektrisk

59 Hvorfor trenger vi modeller? For å bestemme lønnsomheten av våre prosjekter Kompliserte og uoversiktlige sammenhenger Resultatet har ingen verdi uten kontekst derfor bruker vi fundamentale modeller Kraftprisen binder markedet sammen Fremtiden er elektrisk

60 Kraftmarkedet time for time Faktisk budkurve mandag 20. mars 08:00-09:00 Utsnitt Fremtiden er elektrisk

61 Et stort regnestykke 50 år 52 uker 7 dager 24 timer markedskryss Nesten 1000 vannkraftverk i Norden, hvordan beregne prisen for hvert av disse? Fremtiden er elektrisk

62 Prosjekt-deltakere Om prosjektet SOVN Prosjekt over 4 år Budsjett ca. 16 MNOK Målet var en modell med optimal drift av all vannkraft i Norden Oppgaven er løst med scenariotre-simulering Fremtiden er elektrisk

63 x 0 1 x 1 t 1 T 1 T Fremtiden er elektrisk

64 Mange forbedringer i SOVN Unikt at kraftsystemet i hele Norden kan simuleres med detaljert vannkraft og individuelle vannverdier Andre forbedringer inkluderer: Usikkerheter i brenselspriser Tidsforskyvning i vannveiene Ramping på både kabler og kraftverk Snømagasin brukes i vannverdiberegningen Ny forenklet nettmodellering som flere kan bruke Fremtiden er elektrisk

65 Resultatforbedring Eksempel på beregning utført av SINTEF Mer konsistente resultat Nye data vil forbedre resultatene mer Fremtiden er elektrisk

66 Unikt og nødvendig verktøy Helt nødvendig for å analysere kraftsystemet Fremtidens nettbehov bestemmes av blant annet Fleksibilitet i vannkraftsystemet Nye mellomlandsforbindelser Sannsynlighet for lokale energiunderskudd Investering i ny produksjon og pumpekraft Alt henger sammen og derfor trenger vi SOVN Fremtiden er elektrisk

67 SOVN bidrar til vår verdiskaping Vi forstår fremtidens kraftsystem bedre Våre beslutninger blir enda mindre usikre Vi kan bruke tid og ressurser på de riktige prosjektene til riktig tid Fremtiden er elektrisk