Plenumsmøte Kraftsystemutredninger 2006 RICA Seilet Hotell 1. november. Nettanalyser ved tilknytning av vindmølleparker

Transkript

1 Plenumsmøte Kraftsystemutredninger 2006 RICA Seilet Hotell 1. november Nettanalyser ved tilknytning av vindmølleparker

2 Agenda -Nettanalyser fra planstadiet til idriftsettelse av en vindpark -Hensikten med nettanalyser for de ulike aktører -KU-program og nettanalyser for en vindpark -KSU og samordnet nettanalyse for en region med flere vindparker -Statnett sin VtA og krav til nettanalyser for vindparker -Når må stabilitetsanalyser gjennomføres

3 Nettanalyser fra planstadiet til idriftsettelse av vindparken Nettanalyser fra planstadiet til idriftsettelse (1): Ansvarlig Omfang Prosessvarighet Forhåndsmelding Tiltakshaver Overordnet 1 år stasjonær analyse Konsesjonssøknad Tiltakshaver Detaljert stasjonær 2 år og dynamisk analyse Detaljprosjekt Tiltakshaver og/ Detaljert stasjonær 1 år eller leverandør og dynamisk analyse Driftsfase Netteier Detaljert stasjonær analyse (KSU)

4 Nettanalyser fra planstadiet til idriftsettelse av vindparken Nettanalyser fra planstadiet til idriftsettelse (2): Omfang Hensikt med nettanalyse Forhåndsmelding Overordnet Identifisere tilgjengelig nettkapasitet, stasjonær analyse eventuelle flaskehalser, eventuelle behov for nettforsterkninger Konsesjonssøknad Detaljprosjekt Driftsfase Detaljert stasjonær Verifisere at krav til akseptable driftsog dynamisk forhold ivaretas både ved normal drift analyse og ved feilsituasjoner ihv. nettet og vindparken Detaljert stasjonær Oppdatert nettanalyse. Valg av og dynamisk teknologi (turbiner), valg av analyse evt. kompensering og kontrollutrustning, dimensjonering av internt kabelnett i vindparken Detaljert stasjonær Årlig oppdatert nettanalyse. analyse Dokumentasjon av belastningsgrad og driftsforhold i regionalnettet frem i tid.

5 Hensikten med nettanalyser for de ulike aktører Overordnet hensikt (1): Nytteverdi Tiltakshaver Netteier NVE (konsesjonsansvarlig) Fastsette installert ytelse på vindparken Valg av turbin teknologi Valg av kompensering Valg av kontrollutrustning Dokumentasjon av akseptable driftsforhold både ved normal drift (spenningsfall, termiske overføringsgrenser, spenningskvalitet), og ved feilsituasjoner (stabilitet) i hhv. nettet og i vindparken Samfunnsøkonomisk rangering av de enkelte vindkraftprosjekter

6 Hensikten med nettanalyser for de ulike aktører Overordnet hensikt (2): Analyse Stasjonær Nytteverdi Identifisere flaskehalser Identifisere spenningsvariasjoner Beregne nettap Nytteverdi for tiltakshaver: -Fastsette installert ytelse på vindparken -Valg av kompensering -Estimere forventede krav om anleggsbidrag forbundet ved reduksjon/fjerning av flaskehalser -Forventede tariffkostnader for vindparken

7 Hensikten med nettanalyser for de ulike aktører Overordnet hensikt (3): Analyse Dynamisk Nytteverdi Identifisere kraftsystemets dynamiske oppførsel mht. ulike feil og forstyrrelser i nettet Nytteverdi for tiltakshaver: Fastsette installert ytelse på vindparken Valg av kompensering Valg av turbinteknologi Valg av kontrollutrustning Valg mht. produksjonsfrakopling

8 KU program og nettanalyser for tilknytning av vindparker KU-program fra NVE til tiltakshaver mht. nettilknytning: KU-programmet fastsettes av NVE med medhold i Forskrift om konsekvensutredninger av NVE har sålangt i stor grad benyttet et standard oppsett i sine KU-program.

9 KSU og samordnet nettanalyse for en region med flere vindparker (1) NVE - Veileder for kraftsystem-utredninger :

10 KSU og samordnet nettanalyse for en region med flere vindparker (2) Vanlig problemstillinger: -Mange aktører Ingen samordning i tid -Hvor mye vindkraft tåler nettet? Kilde: Lyse Nett

11 KSU og samordnet nettanalyse for en region med flere vindparker (3) KSU og nettanalyser: -En regional kraftsystemutredning inneholder et eget kapittel med beskrivelser av planlagte nyanlegg og oppgraderte eksisterende anlegg -Det vil i dette kapittelet være naturlig å ha omtale av de planlagte vindparker (forhåndsmeldte og konsesjonssøkte) i regionen, med beskrivelse av planlagt nettilknytning samt behov for nettforsterkninger (basert på resultater fra nettanalyser) -I nettanalysene som skal utføres og dokumenteres i en KSU vil det ofte være naturlig å inkludere kun vindparker/kraftverk som er konsesjonsgitt i planperioden. Hvis en skal inkludere både forhåndsmeldte og konsesjonssøkte kraftverk i nettanalysene kan dette gi feil styringssigneler mht. behov for nettinvesteringer.

12 KSU og samordnet nettanalyse for en region med flere vindparker (4) Eksempler på nettanalyser med samordnet vurdering av flere vindparker i en region: NVE Kartlegging av konsekvensene for sentral- og regionalnettet i Troms og Finnmark ved realisering av planlagt vindkraft -Statnett 2003 Vindkraft i Nord-Norge, konsekvenser for sentralnettet -Statnett 2004 Nettkonsekvenser av ny vindkraft i Nord- og Midt-Norge -Statnett 2005 Nettkonsekvenser av ny produksjon i Finnmark (Oppdragsgiver NVE) -SEfAS 2005 Vindkraftutbygging i Sør-Rogaland Dynamiske analyser (Oppdragsgiver Lyse Nett) -NORSEC 2005 Nettanalyse Tilknytning av vindkraft fra Gimsøy, Skavdalsheia, Andmyran og Kleppstad til regionalnettet (Oppdragsgiver Hålogaland Kraft)

13 Statnett sin VtA og krav til nettanalyser for vindparker (1) VtA: Veiledende systemkrav til anlegg tilknyttet regional og sentralnettet i Norge Virkområde: Vindparker med merkeytelse 10 MVA som tilknyttes regionalnett eller sentralnett Funksjonskrav til vindkraftverk mht: - Vindparkens ytelse ved avvik i nettfrekvens - Vindparkens ytelse ved avvik i nettspenning - Krav til vindparkens funksjon for regulering av aktiv effekt - Krav til vindparkens funksjon for regulering av reaktiv effekt - Krav til drift av vindparken ved feil eller unormale spenninger I regional- og sentralnettet - Krav til verifikasjon av vindparkens egenskaper

14 Statnett sin VtA og krav til nettanalyser for vindparker (2) VtA: Veiledende systemkrav til anlegg tilknyttet regional og sentralnettet i Norge Funksjonskrav til vindkraftverk mht: - Krav til verifikasjon av vindparkens egenskaper Ved planlegging og teknisk spesifikasjon av vindparker må innvirkningen av vindkraftverket på tilknyttet kraftsystem i normaldrift og ved driftsforstyrrelser analyseres. Dette skjer gjennom blant annet simuleringer av dynamiske forløp som følge av forstyrrelser i driften. Det er utbyggers ansvar å gjennomføre analyser som påviser vindparkens innflytelse på kraftsystemet og å fremskaffe en nøyaktig og god datamodell av vindparken slik at systemansvarlig gis mulighet til å gjennomføre egne simuleringer. Datamodellen skal være kjørbar i PSS/E eller tilsvarende dynamisk kraftsystemsimulator. Statnett vil kunne gjennomføre nettprøver for å etterprøve krav til vindparkens funksjonsegenskaper.

15 Når må stabilitetsanalyser gjennomføres? Stabilitetsanalyser: Analyserer hvordan et kraftsystem responderer til driftsforstyrrelser eller feilhendelser. Et kraftsystem er stabilt dersom kraftsystemet etter driftsforstyrrelsen eller feilhendelsen fortsatt har alle generatorer og belastninger tilkoplet og i normal drift. I et stabilt kraftsystem vil systemtilstand mht. spenninger, strøm, vinkler og frekvens etter en driftsforstyrrelse enten være uendret eller endret. Et kraftsystem er ustabilt dersom kraftsystemet etter driftsforstyrrelsen eller feilhendelsen ikke har alle generatorer og belastninger tilkoplet og i normal drift. Et ustabilt kraftsystem betyr ikke nødvendigvis at kraftsystemet kollapser som følge av forstyrrelsen, men derimot at systemtopologien endres ved at vern- og kontrollutrustning frakopler linjer/kabler, belastninger og/eller generatorer. Stabilitetsanalyser av kraftsystem vil enten være: Tidsdomene analyse Frekvensdomene analyse

16 Når må stabilitetsanalyser gjennomføres? Stabilitetsanalyser: Vinkel stabilitet: Kraftsystemets evne til å forbli synkront (motorer og generatorer) etter driftsforstyrrelser Spenningsstabilitet: Kraftsystemets evne til å opprettholde varige akseptable driftsspenninger i hele systemet etter en driftsforstyrrelse Utførelse av stabilitetsanalyser fordrer en nettmodell som omfatter: -Dynamiske data for generatorer og motorer -Modeller for turbinregulator, spenningsregulator og magnetiseringsutrustning for roterende maskiner -Dynamiske data for kompenseringsutrustning

17 Når må stabilitetsanalyser gjennomføres? Hensikt: Hensikten med stabilitetsanalyser ved nettilknytning av vindparker er å kartlegge vindparken sin påvirkning på hhv. vinkel- og spennings-stabilitet for ulike feilhendelser i nettet. Stabilitetsanalysen utføres for feilsituasjoner i nettet hhv. uten vindkraftverket og med vindkraftverket tilknyttet. Typiske hendelser er: -Linjekortslutning -Samleskinnekortslutning -Utfall av generatorer -Utfall av belastninger

18 Når må stabilitetsanalyser gjennomføres? Når kan det forventes problemer mht. stabilitet? Ved tilknytning av vindkraftverk i regionalnett med lav kortslutningsytelse (Sk) eller lav kortslutningskoeffesient (Sk/Pn)

19 Når må stabilitetsanalyser gjennomføres? Hvilke tiltak kan iverksettes dersom det oppstår problemer mht. stabilitet ved nettilknytning av vindparker: Generelle tiltak: - Reduksjon av installert ytelse på parken Teknologivalg basert på FRT-kapasitet (avhengig av kontrollutrustning for effekt- og spennings-regulering) til vindturbinene - Konstant turtall-vindturbiner: - Pitch-kontroll - Kompensering i form av STATCON eller SVC - Turtallsregulerte vindturbiner (tilkoplet kraftsystemet via kraftelektronisk omformer) - Utkopling av vindturbiner (kontrollutrustning for produksjonsfrakopling)

20 SWECO Grøner SWECO Grøner og vindkraft-referanser: -Statkraft - EON Vind - NVE -Norsk Hydro - Andmyran Vindpark - NTE -Sogn og Fjordane Energi - Bremanger Kraft - Varanger Kraft -Shell Wind Energy - Lyse Produksjon