Leveringskvalitet: utfordringer for og med småkraftverk

Transkript

1 Leveringskvalitet: utfordringer for og med småkraftverk IEEE Power & Energy Nettilknytning av småkraft Rica Gardermoen Onsdag 6. oktober 2010 Helge Seljeseth SINTEF Energiforskning AS SINTEF Energiforskning AS 1 Småkraft i Nam Ngouang (Laos) SINTEF Energiforskning AS

2 Overføringslinje Guiding water ;-) Produksjonsenhet SINTEF Energiforskning AS Hvorfor krav til spenningskvalitet? Kompatibilitet mellom elektrisitet og elektriske apparater Sluttbrukeres utstyr og apparater skal fungere slik de er tenkt. De skal ikke: gi problemer/feil under drift Ikke slå seg av (trip) IKKE HAARERE! ern og utstyr i nettet må ikke få problemer pga spenningsforstyrrelser SINTEF Energiforskning AS 4

3 Hvilke krav står netteier ovenfor? og produsenter samt vi som kunder Fram til 1995 (2004) gjaldt kontraktene for nettilknytning/ nettleie (ufullstendig definisjon av spenningsmåling). En kort periode fram til 2005 ble det i nettkontraktene henvist til Europanormen EN50160 Fra januar 2005 innførte NE forskrift om leveringskvalitet Denne ligner mye på EN50160, men stiller på enkelte punkter litt strengere krav til spenningsforholdene Hvorfor strammet NE inn i forhold til EN50160? 95 % verdier gir store hull på ca 8 timer hver uke UTEN grenser Lange tidsintervall filtrerer bort kortvarige forstyrrelser SINTEF Energiforskning AS 5 Forskrift om leveringskvalitet Stiller krav til: ariasjonen i grunnharmonisk frekvens Langsomme variasjoner i spenningens effektivverdi Spenningssprang Ubalanse i trefasesystemet Flimmer Overharmoniske spenninger SINTEF Energiforskning AS 6

4 Nettselskapene som nettpoliti? Forskrift om leveringskvalitet legger et ansvar på alle aktører tilkoblet nettet. Disse kan holdes ansvarlig for leveringskvalitetsproblemer de skaper for de andre aktørene tilkoblet nettet Nettselskap Sluttbrukere Kraftprodusenter Nettselskapene er gjennom forskrift om leveringskvalitet pålagt en slags politirolle i eget nett: Overvåke/kontrollere om kvaliteten er tilstrekkelig ed utilstrekkelig kvalitet finne årsaken til dette og gjerne hvem som forårsaker problemene SINTEF Energiforskning AS 7 Fokus på effektivitet og økonomi I snart 20 år har det vært en betydelig fokus på effektivisering av elektrisitetsforsyningen i Norge Man har splittet det vi gjerne kalte everkene i : Nettselskap (monopolregulert) Produksjonsselskap (markedsregulert) Mens produksjonsselskapene i stor grad ble overlatt til markedskreftene ble nettselskapene gjenstand for monopolregulering og effektiviseringskrav Som en følge av dette har Norske nettselskap kuttet merkbart i reinvesteringer, forsterkninger og nybygg i nettet SINTEF Energiforskning AS 8

5 Fokus på effektivitet og økonomi Mens man tidligere gjerne foretok forsterkninger i (distribusjons)nettet etter hvert som lasten økte har man nå sett en periode der nettet utnyttes hardere enn før Når kundene på tamp begynner å få for lave spenninger har det nå i flere år vært vanligere enn tidligere å bare trinne opp i nettstasjonen i stedet for å foreta nettforsterkninger Dette medfører at man i større grad utnytter hele toleransenivået for spenningsvariasjoner enn tidligere SINTEF Energiforskning AS 9 22k d=5%? d=15%? 0,23k Målepkt.1a Målepkt.1b 253 Målepkt.2 DG mulig uten spesielle tiltak. Margin igjen i nettet G DG ikke mulig uten spesielle tiltak. Nettet fullt utnyttet Tiltak bør (uansett DG eller ikke) iverksettes i nettet SINTEF Energiforskning AS 10

6 Hvordan påvirker småkraften nettspenningen? I hovedsak bidrar småkraft til å heve spenningen i nettet Det kan være både en fordel, men også en ulempe og dette kan variere over året. Deler av produksjonen er ikke der når nettet trenger den mest og er der når nettet trenger den minst. Andre forhold: - Kan bidra til spenningssprang + Kan bidra til å redusere spenningsdipp og spenningssprang forårsaket av andre - Kan bidra med tilleggsutfordringer med jordslutninger, kortslutninger og øydrift. Billige og dårlige løsninger i småkraftverkene ernløsninger og mangel på sådan Flimmer Med mer SINTEF Energiforskning AS 11 Hvordan påvirker nettet småkraftverkene? Krav til anlegget øker investeringskostnaden Spenningsregulering ern Med mer Nettbegrensninger kan medføre restriksjoner på produksjon / produksjonsbegrensninger Feil i nettet kan medføre havari på kraftverket Nettet kan fungere som overføringslinje for overspenninger fra for eksempel lynnedslag SINTEF Energiforskning AS 12

7 indkraft og svakt nett som skaper problemer for småkraftverk SINTEF Energiforskning AS 13 Utkobling i småkraftverk SINTEF Energiforskning AS 14

8 Utkobling i småkraftverk SINTEF Energiforskning AS 15 Utkobling i småkraftverk SINTEF Energiforskning AS 16

9 CIGRÉ session Paris 2010 Paper C New settings for tap-changer controller Parameter Original setting New setting Us [%] Comment t [s] definite time ΔU [%] SINTEF Energiforskning AS 17 CIGRÉ session Paris 2010 Paper C New operating results Last 10 months 13 var trip S 132 in previous period Month Number of disconnections due to trip of reactive power import relay Number of disconnections due to other reasons Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov Dec Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep = etter at endringer er utført i trinnkoblerregulator SINTEF Energiforskning AS 18

10 0,23k 22k Målepkt.1a Målepkt.1b 253 Målepkt.2 DG mulig uten spesielle tiltak. Margin igjen i nettet G DG ikke mulig uten spesielle tiltak. Nettet fullt utnyttet Tiltak bør (uansett DG eller ikke) iverksettes i nettet SINTEF Energiforskning AS 19 Bakgrunn for målinger/undersøkelser Gjennom arbeid med kundeklager på spenningskvalitet herunder målinger av spenningsforholdene har man sett mange eksempel på høy impedans (svake nett) i det norske fordelingsnettet. Det har særlig vært eksempel på høy impedans i en del lavspenningsnett, men det har også vært en del tilfeller der spenningsvariasjonene har vært relativt store (godt over 5 % variasjon) også i 22 k nettet. EBL Kompetanse (SINTEF TR6473, Spenningskvalitet i svake lavspenningsnett) SINTEF Energiforskning AS 20

11 22k 0,23k Resultater Målepkt.1b Målepkt.1a Målepkt.2 Det var meget stor variasjon i spenningskvalitet mellom de ulike målepunktene. Enkelte av målepunktene hadde store variasjoner i spenningen med eksempelvis flere titalls volt mellom laveste og høyeste målte spenning ( langsomme rms variasjoner ). Andre målepunkter hadde vesentlig mindre variasjoner enn nettselskapet forventet. idere hadde enkelte lavspenningskretser svært store spenningsforskjeller fra første kunde etter nettstasjonen (ev. inne i nettstasjonen) og ut til siste kunde på kretsen mens det på andre lavspenningskretser var overraskende små forskjeller. SINTEF Energiforskning AS 21 intersesong Før målingene ble påbegynt forventet vi at spenningen nær nettstasjonen i slike svake nett periodevis ville være høyere enn grenseverdiene i EN50160 i sommerhalvåret (og forskrift om leveringskvalitet selv om denne ikke var trådet i kraft enda). Målingene avdekket imidlertid at spenningen flere steder var over + 10 % også i vinterhalvåret. Målingene avdekket som forventet store variasjoner i spenningsforholdene lengst ute på lavspenningskretsene. Enkelte av disse kundene erfarer både meget lave spenninger samt store variasjoner i spenningen fra de laveste verdiene til de høyeste verdiene i spenningen. SINTEF Energiforskning AS 22

12 intersesong, nær nettstasjon, minimumsverdier SINTEF Energiforskning AS 23 intersesong, nær nettstasjon, middelverdier SINTEF Energiforskning AS 24

13 intersesong, nær nettstasjon, maksimumverdier SINTEF Energiforskning AS 25 intersesong, kunde på tamp, minimumsverdier SINTEF Energiforskning AS 26

14 intersesong, kunde på tamp, middelverdier SINTEF Energiforskning AS 27 intersesong, kunde på tamp, maksimumverdier SINTEF Energiforskning AS 28

15 Sommersesong Forventningene til målingene i sommerhalvåret var at de målte spenningene skulle være høyere enn i vinterhalvåret. Spenningsforskjellene mellom sommer- og vintersesong varierte imidlertid ganske mye mellom de målte lavspenningskretsene. De maksimale spenningene i nettstasjonene og hos kundene nærmest nettstasjonene økte relativt beskjedent fra vintersesong til sommersesong. Dette skyldes nok at en stor del av spenningsfallet under tung last oppstår i lavspenningskretsen mellom nettstasjon og enden på linjen. Spenningsforholdene hos de fleste kundene lengst vekk fra nettstasjonene bedret seg litt under sommermålingene i forhold til vintermålingene da spenningen i gjennomsnitt økte litt og kom litt høyere opp mot nominell/ideell spenning på 230. SINTEF Energiforskning AS 29 Sommersesong, nær nettstasjon, minimumsverdier SINTEF Energiforskning AS 30

16 Sommersesong, nær nettstasjon, middelverdier SINTEF Energiforskning AS 31 Sommersesong, nær nettstasjon, maksimumverdier SINTEF Energiforskning AS 32

17 Sommersesong, kunde på tamp, minimumsverdier SINTEF Energiforskning AS 33 Sommersesong, kunde på tamp, middelverdier SINTEF Energiforskning AS 34

18 Sommersesong, kunde på tamp, maksimumverdier SINTEF Energiforskning AS 35 Et konkret eksempel SINTEF Energiforskning AS 36

19 0,23k 22k Målepkt.1a Målepkt.1b 253 Målepkt.2 DG mulig uten spesielle tiltak. Margin igjen i nettet G DG ikke mulig uten spesielle tiltak. Nettet fullt utnyttet Tiltak bør (uansett DG eller ikke) iverksettes i nettet SINTEF Energiforskning AS 37 Mulige tiltak ved integrering av småkraft Reguleringsevne i generator (spenningsregulering) Nettforsterkninger Spenningsbooster Autotrinnede nettstasjoner(?) SINTEF Energiforskning AS 38

20 Hvem skal betale? Mange diskusjoner om kostnadsplassering på produksjon kontra nett!!!!!!! Der nettet påviselig har for dårlig tilstand med for store spenningsvariasjoner allerede i dag bør i alle fall noe (alt?) av kostnadene legges på nettet (vinn vinn). Der situasjonen i nettet er tilfredsstillende i dag, men småkraftanlegg (ev. flere) vil skape problemer dersom ikke tiltak settes i verk bør man velge løsninger som ikke er diskriminerende mellom nettkunder (eks. geografisk). For å få dette til kan det bli nødvendig med klare politiske vedtak/føringer. SINTEF Energiforskning AS 39 Takk for oppmerksomheten! SINTEF Energiforskning AS 40