Optimalt vedlikehold av vannkraftverk

Transkript

1 Optimalt vedlikehold av vannkraftverk Optimalt vedlikehold Eivind Solvang, SINTEF Energiforskning

2 Innhold Prinsipper, kriterier Analyser Datagrunnlag Analyseverktøy Tilstandsparametre 2

3 Optimalt vedlikehold Optimalt vedlikehold for et anlegg: Den vedlikeholdsstrategi som gir maksimalt overskudd (netto inntekt) i løpet av levetiden, eller Den vedlikeholdsstrategi som gir minimale totale kostnader i løpet av levetiden, inkl. produksjonstap. Samtidig må strategien bidra til at aktuelle krav til kvalitet, sikkerhet og miljø overholdes. Vedlikehold inkluderer her rehabilitering og tilstandskontroll i tillegg til forebyggende og korrigerende vedlikeholdstiltak. 3

4 LCP Life Cycle Profit Levetidsoverskudd LCP = Mulig oppnåelig inntekt - LCC - LCL LCC = Life Cycle Cost LCL = Life Cycle Loss LCC LCP LCL 100 %tilgjengelighet Produksjonstap pga planlagt vedlikehold Produksjonstap pga ikke planlagt vedlikehold Overs kudd Vedlikeholdskostnader Driftskostnader Skatter, avgifter Virkelig tilgjengelighet Kapitalkos tnader Tid Installasjon Kassasjon 4

5 Optimalt vedlikehold (min. kostnader) Kostnader Sum kostnader Optimum Forebyggende vedlikehold 1 Korrigerende vedlikehold 1 Økende andel forebyggende vedlikehold! 1 Inkludert tilhørende produksjonstap (LCC+LCL) 5

6 Optimalt tidspunkt mht kostnader 100 Totale kostnader [kkr] Optimalt tidspunkt Tidspunkt for tiltak [år] 6

7 Optimalt tidspunkt mht lønnsomhet 100 Lønnsomhet [kkr] Optimalt tidspunkt Tidspunkt for tiltak [år] 7

8 Lønnsomhet for et tiltak Lønnsomheten av et tiltak defineres her som endringen i totale inntekter og kostnader innenfor en analyseperiode som følge av at tiltaket gjennomføres. For et tiltak A 1 (alternativ 1) kan lønnsomheten NPV(A 1 ) formuleres som: der: NPV(A 1 ) = ΣK(A 0 ) - ΣK(A 1 ) NPV(A 1 ) = Lønnsomhet for tiltak A1 (netto nåverdi) ΣK(A 0 ) = Sum diskonterte kostnader i analyseperioden uten tiltak (alternativ 0) ΣK(A 1 ) = Sum diskonterte kostnader i analyseperioden når tiltaket gjennomføres NPV er lik nåverdien av besparelsen man oppnår innenfor analyseperioden ved å gjennomføre tiltaket, dvs netto nåverdi (Net Present Value). Tiltaket er lønnsomt hvis tiltaket medfører at sum kostnader (inkludert kostnaden av selve tiltaket) reduseres. 8

9 Økonomisk kalkyle for et tiltak Inntekter som følge av: økt virkningsgrad økt tilgjengelighet / redusert sviktsannsynlighet utsettelse av fremtidige kostnader andre inntekter (ev. reduserte kostnader) Kostnader som følge av: selve tiltaket (materiell, arbeid, transport, etc.) utilgjengelighet under gjennomføringen av tiltaket vedlikeholdsintroduserte feil andre kostnader 9

10 Eksempel på økonomisk kalkyle for et tiltak Inntekter som følge av: økt tilgjengelighet (færre feil): 10 kkr/år andre inntekter (reduserte kostnader): 5 kkr/år Kostnader som følge av: selve tiltaket: 150 kkr Analyseperiode: 20 år Kalkulasjonsrente: 7 % pa 10

11 Inntekter og utgifter (faste kroner) [kkr] Tiltak Økt tilgj.het. Andre inntekter Analyseperiode [år] 11

12 Akkumulert lønnsomhet (faste kroner) 150 Akk. lønnsomhet [kkr] Analyseperiode [år] 12

13 Inntekter og utgifter (nåverdi) [kkr] Tiltak Økt tilgj.het. Andre inntekter Analyseperiode [år] 13

14 Akkumulert lønnsomhet (nåverdi) 20 Akk. lønnsomhet [kkr] Analyseperiode [år] 14

15 Lønnsomhet ved ulike renter Akk. lønnsomhet [kkr] r=0 NPV r=7,0 NPV r=7, Analyseperiode [år] 15

16 Eksempler på analyser Tekniske analyser Sannsynlighet for svikt Restlevetid Virkningsgradsutvikling Konsekvensanalyser Utilgjengelighetstap ved ulike hendelser (svikt) Virkningsgradstap Økonomiske analyser (nåverdi) Kostnader for tiltak, inkl. sum kostnader Lønnsomhet av tiltak 16

17 Eksempler på analyseverktøy VTGRevision Verktøy for analyse av optimale revisjons- og oppgraderingsbeslutninger i Vannvei, Turbin og Generator Vansimtap Verktøy for bl.a. analyse av tapte produksjonsinntekter ved havari og inntekter/kostnader ved rehabilitering Vedlikeholdskalkyler Regnearkmal i Excel Flermåls beslutningsanalyse (FMBA) 17

18 Analysemuligheter i VTGRevision Rehabilteringsanalyser Perspektiv - system tilbake til nytilstand Optimalt revisjonsintervall basert på virkningsgrad og sviktsannsynligheter Turbinvirkningsgrad Spaltevannstap Generator For turbin og vannvei er optimal beslutning knyttet til tilstandsmålinger for virkningsgrad og falltap 18

19 Analysemuligheter i VTGRevision Prosjektanalyser oppgradering Perspektiv - Oppgradering av kraftverk Lønnsomhetsanalyser for ny design Ny layout for hele kraftverket eller deler av det Ny tunnel Ny trykksjaktutforming Endret turbin og generatordesign Endrede tilsigs- eller magasinforhold Nye produksjonsplaner gitt tilsigsforhold Beregner lønnsomhet ved å sammenlikne ny og eksisterende teknisk design på kraftverket 19

20 Eksempel på arbeidsgang ved bruk av VTGRevision Kunnskap om eget kraftverk Kunnskap om 'best practice' Personnel Anbud eller leverandørkontakt VTG: Legg inn data fra leverandør. Utfør analyse VTG: Beregn økonomisk potensiale JA Forhandlinger Resultat Resultat - preliminært Finnes potensiale? NEI NEI Er leverandørgaranti god nok? JA Ikke tiltak Iverksett tiltak 20

21 Hovedbilde VTGRevision 21

22 Vansimtap Programsystem for optimalisering og simulering av vannkraftproduksjon Benyttes av de fleste produsenter i Norden Lang historie (20-30 år) Planleggingsperioden inntil 10 år frem i tid Tidsoppløsning uke eller prisavsnitt innenfor uken Usikkerhet i tilsig, markedspriser og eventuelt forbruk pga. temperatur 22

23 Bruksområder Vansimtap Marginalverdi av lagret vann. (vannverdi), produksjon første uke etc. Prognoser for produksjon, magasininnhold, flom etc for mulige pris og tilsigsscenarier Input til risikoanalyser, produksjonsprognoser Investeringsanalyser Revisjonsplanlegging Konsekvenser av utfall Byggestein for Samkjøringsmodellen Prisprognosering Investeringsanalyser, nye kabler, nye nett, gasskraft 23

24 Tapte produksjonsinntekter for hvert tilsigsår Havari uke 6-14 (KR4) Scenario Effekt av havari (kkr)

25 Vedlikeholdskalkyler Regnearkmal i Excel Økonomisk analyse av tiltak (nåverdi) Inntekter Kostnader Lønnsomhet Eksempler på tiltak Turbinrevisjon Utbedring av oljelekkasje på løpehjulskovler Installasjon av luke i vannvei 25

26 Tiltak: Turbinrevisjon i elvekraftverk Slitasjeskader på løpehjul stans i 5 måneder hvis oljelekkasje (høy risiko) Revisjon av løpehjul m.m. gjennomføres om vinteren med liten sannsynlighet for vanntap Revisjonskostnader: 4,06 mill kr Kostnader ved oljelekkasje: Reparasjon: 4,06 mill kr Vanntap: Gjennomsnitt 10 GWh (varierer mellom 0 og 20 GWh avhengig av tidspunkt for svikt) Sannsynlighet for svikt: 20% pr år 26

27 Økonomisk analyse, grunnlagsdata Grunnlagsdata knyttet til kalkylen Tiltak: Turbinrevisjon Økonomiske grunnlagsdata Startverdi (kr/mwh) Årlig endring (%) Kraftpris Kraftpris Kalkulasjonsrente 7,0 % Start analyseperiode 2001 Slutt analyseperiode 2029 Tekniske grunnlagsdata Svik tsannsynlighet nr. 1 Startverdi (%) Årlig økning (%) Før tiltak 20 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 Etter tiltak 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Sviktsannsynlighet nr 1 (sett fra analysetidspunktet) 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050 0, Før tiltak Etter tiltak 27

28 Økonomisk analyse, kostnader Kostnader knyttet til tiltaket (alle tall i kkr, investeringskostnader påløper i starten av året) Tiltak: Turbinrevisjon Ressurser Nåverdi Egen arbeidskraft 1440 AF Fremmedytelser 1900 AF Materiell/utstyr 370 AF Verktøy 0 AF Transport 0 AF Avhending 0 AF Annet 350 AF Sum Utilgj.het under tiltaket Flyttet/redusert salg 0 AF Tapt vann 0 AF Annet 0 AF Sum Vedlikeholdsintroduserte feil På enheten 0 AF På andre enheter 0 AF Annet 0 AF Sum Andre kostnader Kostnad 1 0 AF Kostnad 2 0 AF Kostnad 3 0 AF Sum Sum alle relevante kostnader

29 Økonomisk analyse, inntekter Inntekter knyttet til tiltaket (alle tall i kkr) Tiltak: Turbinrevisjon Økt virkningsgrad Nåverdi Virkningsgrad 1 0 AF Virkningsgrad 2 0 AF Annet 0 AF Sum Økt tilgjengelighet/redusert sviktsannsynlighet Unngår produksjonstap (pga svikt 1) 1111 AF Unngår rep.kostnader (etter svikt 1) 3007 AF Unngår produksjonstap (pga svikt 2) 0 AF Unngår rep.kostnader (etter svikt 2) 0 AF Unngår produksjonstap (pga svikt 3) 0 AF Unngår rep.kostnader (etter svikt 3) 0 AF Annet 0 AF Sum Utsettelse av fremtidige kostnader Investering 1 0 AF Investering 2 0 AF Tiltak 1 0 AF Tiltak 2 0 AF Sum Andre inntekter Redusert forsikringspremie 0 AF Økt vedlikeholdsevne etter tiltak 0 AF Inntekt 3 0 AF Sum Sum alle relevante inntekter

30 Vedlikeholdskalkyle (alle tall i kkr) Tiltak: Økonomisk analyse, resultat Turbinrevisjon Inntekter Nåverdi Økt virkningsgrad Økt tilgjengelighet/redusert sviktsannsynlighet Utsettelse av fremtidige kostnader Andre inntekter Sum Kostnader Ressurser Utilgj.het under tiltaket Vedlikeholdsintroduserte feil Andre kostnader Sum Resultat Akkumulert nåverdi Kalkulasjonsrente 7,0 % Inntekter/kostnader Akkumulert nåverdi kkr kkr Andre kostnader Vedlikeholdsintroduserte feil Utilgj.het under tiltaket Ressurser Andre inntekter Utsettelse av fremtidige kostnader Økt tilgjengelighet/redusert sviktsannsynlighet Økt virkningsgrad