Norsk kraftproduksjon

Transkript

1 1

2 Norsk kraftproduksjon Årlig vannkraftproduksjon ca.130 TWh Småkraftverk utgjør Vindkraft Termisk og bioenergi 8.2 TWh 1.3 TWh 4.7 TWh Vannkraft har; - Stor leveringssikkerhet - Stor magasinkapasitet - Godt omdømme?

3 Norsk vannkraft MW installert 1400 kraftverk, 800 stk over 1 MW Samlet installert effekt Årlig vannkraftproduksjon ca. 130 TWh Variasjon; år TWh år TWh 3

4 Økonomisk levetid, typiske verdier Bygg 100 år Maskin 60 år Elektro år 250 kraftverk eldre enn 50 år 140 kraftverk eldre enn 60 år Økonomisk levetid Teknisk levetid bestandig lengre enn økonomisk Økonomisk optimalt revisjonstidspunkt er vanligvis før teknisk revisjon 4

5 Teknisk levetid Hol 1 kraftverk Høytrykks Francis idriftsatt 1949 P=48 MW, H=395 m 5000 t/år timer Gjennomsnitt effekt 35 MW 10 TWh Oppgraderes for nye år Rånåsfoss I kraftverk Lavtrykks Francis idriftsatt 1922 P=6 x 10 MW, H=12.7 m Kumturbiner erstattes med vertikale propeller turbiner 5

6 Rehabilitering eller oppgradering Rehabilitering - Revisjon tilbake til opprinnelig teknisk tilstand og produksjonsevne Oppgradering - Øke virkningsgrader og / eller slukeevne som gir større varig produksjon El-sertifikat berettigede tiltak - Ved varig økt produksjon (falltap, virkningsgrad, slukeevne, fallhøyde etc.) - Ny hovedtrafo gir 1% fast påslag ved kraftverk under 10 MW - Ny generator gir 1 % fast påslag uavhengig av størrelse Vannkraft. Tenk laaangsiktig!

7 Oppgraderingsmuligheter Francis Nye løpehjul Økt slukeevne Ledeskovl endetetninger Nye innløpsventiler Generell turbin oppgradering

8 Tapsforhold i Francis turbiner Vannhastigheter og tap i høytrykks Francis turbiner 40 m/s 20 m/s 10 m/s Sum tap ca. 5.5 % 8

9 Relativ turbinvirkningsgrad ( % ) Relativ turbinvirkningsgrad ( % ) Nye løpehjul - økt slukeevne Fallhøyde He= 223 m Slukeevne økt fra 0.93 til 1.2 m 3 /s Turbineffekt økt fra 1.79 til 2.3 MW Nytt løpehjul, økt slukeevne Ny nedre spaltering Modifisert nedre turbinlokk og sugerørskonus Ny generator 28% effektøkning Dagens aggregat 92 Oppgradert aggregat Turbineffekt ( kw ) Dagens aggregat 90 Oppgradert aggregat ,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 Vannføring ( m 3 /s ) 9

10 Tap i øvre spalt ( % ) Tap pga. økning i løpehjulsspalter Tap i spalter 2 100% økning Tap[%] Fallhøyde [m] 50% økning 2,0 1,8 Totalt tap øvre spalt 1,6 Friksjons tap øvre spalt 1,4 Volumetrisk tap øvre spalt 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 Turbineffekt (P/P o )

11 Tap i ledeapparatet Tap pga. økning i ledeapparat klaringer Tap[%] % økning 100% økning Fallhøyde [m]

12 Dagens løsning, sluseventil Nye innløpsventiler Falltapet h= ( v g ) Sluseventiler DN1600 mm med vannstyring Tap ca % Mulig ny løsning, kuleventil Nye kuleventiler med hydraulisk styring Tilnærmet tapsfritt 12

13 Relativ turbinvirkningsgrad ( % ) Relativ turbinvirkningsgrad ( % ) Typiske oppgraderinger Francis Fallhøyde He= 275 m Turbineffekt P= 3 * 75.6 MW Nye løpehjul, generell oppgradering Økt virkningsgrad og maks effekt 82.9 MW Beste virkningsgrad flyttet fra 60 til 68 MW Før revisjon Etter revisjon Oppgradert Turbineffekt ( MW ) Produksjonsøkning 21 GWh Oppgraderingskostnad 2 kr/kwh Før revisjon Etter revisjon Oppgradert Vannføring ( m 3 /s ) 13

14 Relativ turbinvirkningsgrad ( % ) Relativ turbinvirkningsgrad ( % ) Typiske oppgraderinger Francis Fallhøyde He= 51 m Turbineffekt P= 26.5 MW Opprinnelig løpehjul Oppgradert med nytt løpehjul Nytt løpehjul, generell oppgradering Maks effekt økt fra 23 til 26 MW 13% effektøkning Beste virkningsgrad flyttet fra 18.7 til 23.4 MW Turbineffekt ( MW ) Opprinnelig løpehjul 90 Oppgradert Vannføring ( m 3 /s ) 14

15 Relativ turbinvirkningsgrad (%) Relativ turbinvirkningsgrad (%) Typiske oppgraderinger Francis Fallhøyde He= 249 m Turbineffekt P= 48 MW Nytt løpehjul, generell oppgradering Endetetninger i ledeapparat Maks effekt økt fra 42 til 48 MW 14% effektøkning Beste virkningsgrad flyttet fra 18.7 til 23.4 MW Målinger Revidert turbin Målinger Revidert turbin Målinger Før revidert turbin Turbineffekt ved 249 m (MW) Vannføring ved 249 m (m 3 /s) 15

16 Oppgraderingsmuligheter Pelton Nye løpehjul Innvendige nålservoer Dyseringer og nålespisser Nye nålebend Turbinhus Nye innløpsventiler Trange hus Liten strålevinkel

17 Horisontal Pelton Turbineffekt P= 2 * 68.8 MW Fallhøyde He= 875 m Typiske oppgraderinger Nye hjul, injektorer, nålebend, turbinhus Nye generatorer Nye innløpsventiler 17

18 Relativ turbinvirkningsgrad (%) Relativ turbinvirkningsgrad (%) Horisontal Pelton Turbineffekt P= 2 * 68.8 MW Fallhøyde He= 875 m Resultatet Nye hjul, injektorer, nålebend, turbinhus Nye generatorer Økt virkningsgrad med 2 3 % Maks effekt økt fra 68.8 til 87.7 MW Etter oppgradering Før oppgradering Turbineffekt (MW) % effektøkning Beste virkningsgrad flyttet fra 55 til 65 MW 98 Etter oppgradering 97 Før oppgradering Vannføring (m 3 /s) 18

19 Oppgraderingsmuligheter Kaplan Nye hjul og evt. løpehjulskammer Vannsmurte nav, ingen olje-forurensing Økt slukeevne. NB! Sjekk oppstuvning i undervannet Generell turbin oppgradering

20 Relativ turbinvirkningsgrad [%] Typiske oppgraderinger Kaplan Turbineffekt økt fra 9.0 til 10.8 MW Fallhøyde He= 14 m Slukeevne Q=85 m 3 /s Nytt løpehjul, vannsmurt Generell turbin oppgradering 20% effektøkning Opprinnelige virkningsgrader 30.9% 44.2% 51.1% 62.5% 75% 96% 23.8% Vannføring ved Hr=14 m [m 3 /s] 20

21 Oppgraderingsmuligheter Generatorer Eldre generatorer har innebygget reserve Utnyttelsesgraden har økt (MVA/volum) Mer nøyaktige beregninger kan redusere marginer Beregning og vurderinger av temperaturer og påkjenninger bestemmer økningen Utfør varmeprøver før O&U Økt kjøling Husk mekaniske begrensninger 10-15% økning vanlig

22 Lavtrykksanlegg Minstevannføring eller tappetunnel? Aksialmaskiner Arkimedes skrue Vannføring 5 12 m 3 /s Vannføring m 3 /s Effekt kw Effekt kw 22

23 Dimensjonering Slukeevne, kavitasjon, oppstuvning etc. Trykkstigning og ruseturtall Svingmasse Vannveisanalyser, dynamisk stabilitet og oppsving FIKS krav, - forsterkningsmargin 3 db - fasemargin 25 grader Mekanisk; aksler, rotor, aksiallast Kobling løpehjul / turbinaksel / generator Termisk kapasitet, generator, lager Ledeapparatservoer, kapasitet 23

24 Sjekkpunkter ved større oppgraderinger / utvidelser Falltap, slukeevne og virkningsgrad Nødvendig dykking mhp kavitasjon Stabilitetskriterier, massesvingninger og trykkstøt Tverrslagsporter etc. Mekanisk dimensjonering, turbin, generator, skinneføringer etc. Økt hydraulisk last og ruseturtall Generator varmeprøver, rotortemp, kjøling MVA-ytelse på elektrisk utstyr Nettanalyser, flaskehalser 24

25 Takk for oppmerksomheten! SWECO Norge AS v/ Geir Brænd