Rapport Områder med redusert driftssikkerhet i Sentralnettet Sammendrag Statnett har besluttet ny Driftspolicy og har signalisert eksternt at driftsikkerheten er uakseptabel i områder av landet der en feil i sentralnettet vil medføre at kunder ikke får strøm (overskridelse av n-1). Det er ønsket en dokumentasjon av hvor nettet driftes med redusert driftsikkerhet og besluttet at dette skal beskrives i tertialrapportene fra Statnetts Landssentral. Denne framstillingen omfatter ikke de nødvendige tiltak for å bringe Statnett i overensstemmelse med driftspolicy. For dette vises til selskapets prosjektporteføljeplan. Rapporten inneholder statistikk over antall timer der driftssikkerheten i sentralnettet ikke oppfyller N-1 kriteriet. Omtalte områder er BKK/Bergens-området, Stavanger, Nord-Norge (m/delområder), Kristiansand, Møre-nettet og Sogn og Fjordane. Utarbeidet T. Tellefsen / DD Ø. Breidablik/ DDP STATNETT 31.03.2011
INNHOLDSFORTEGNELSE 1. Innledning... 3 2. Registreringer pr område... 4 2.1 Stavanger... 4 2.2 Bergen/BKK... 5 2.3 Nord-Norge... 6 2.3.1 Nettet nord for Ofoten... 6 2.3.2 Lofoten... 6 2.3.3 Finnmark... 7 2.4 Kristiansand... 7 2.5 Møre... 8 2.6 Sogn og Fjordane... 8 3. Vurdering/Oppsummering... 9 Dok. id: 1504583 Side: 2/9
1. Innledning Statnett har besluttet ny Driftspolicy og har signalisert eksternt at driftsikkerheten er uakseptabel i områder der vi fraviker n-1 for feil i sentralnettet. Det er ønsket en dokumentasjon av hvor nettet driftes med redusert driftsikkerhet og besluttet at dette skal beskrives i tertialrapportene fra Statnetts Landssentral. Denne framstillingen omfatter ikke de nødvendige tiltak for å bringe Statnett i overensstemmelse med driftspolicy. For dette vises til selskapets prosjektporteføljeplan. Det er en målsetting for Statnett å ha tilfredsstillende kapasitet og kvalitet i sentralnettet. Statistikk over feilhendelser og ikke levert energi indikerer at forsyningssikkerheten i sentralnettet er god. Det er imidlertid flere forhold som viser at utnyttelsesgraden i sentralnettet har økt og at enkeltutfall vil kunne medføre uakseptable konsekvenser. Denne rapporten gir et bilde av hvordan eksponeringen for slike hendelser har utviklet seg. Det er foretatt en undersøkelse av antall timer med redusert driftssikkerhet, dvs overskridelse av N-1 driftssikkerhet. I denne registreringen defineres dette ved at følgende driftsformer benyttes: 1. Oppdeling i radialdrifter der det er liten eller ingen lokal produksjon slik at utfall på radialen vil mørklegge det forbruket som er tilknyttet denne. Dette kan være planlagt oppdeling for å redusere omfanget av et utfall, eller planlagt driftsstans pga vedlikehold av anleggene. 2. Sammenkoblet nett der systemansvarlig har vedtatt automatisk frakobling av forbruk (systemvern) for å hindre omfattende konsekvenser ved at større områder blir frakoblet pga kaskade- eller følgeutfall. I rapporten skilles det mellom systemvern der større industriuttak frakobles og der alminnelig forsyning frakobles. 3. Driftssituasjoner der vi overskrider N-1 grensene for snitt. Disse grensene er fastsatt som følge av termisk begrensning i linjer eller endepunktskomponenter eller der lav spenning etter utfall er dimensjonerende for overføringsnivået. På grunn av omfattende komponentutskiftninger siste årene er det sistnevnte som er begrensende for de fleste omtalte områdene i denne rapporten. I noen områder har vi redusert forsyningssikkerhet i to trinn. Ved et overføringsnivå vil feil medføre frakobling av systemvern. Ved høyere overføringsnivå vil systemventet ikke være tilstrekkelig og feil vil medføre utkobling også av ordinært forbruk. Statistikken omfatter sentralnettet og transformeringen ned til de største 132 kv regionalnettene. Begrensninger i statistikkgrunnlaget: Fra Driftssentralsystemet har vi lagret målinger av flyt på linjer og transformatorer fra sommeren 2005. På slutten av 2008 ble også registreringer av bryterstatus lagret. Det vil si at informasjon om linjer/ transformatorer har ligget ute har vi kun fra 2009, og at oversikt over N-0 drift som følge av utkoblinger eller utfall ikke er tilgjengelig før dette året. Det er forsøkt å se om 0 MW flyt på avgangene kan benyttes som kriterium for utkoblet linje, men en god del manglende målinger gir altfor stor usikkerhet for å kunne benyttes i vurderinger av drifts-sikkerhet. Statistikkgrunnlaget for denne rapporten må derfor begrenses til å omfatte intakt nett for årene 2006-2010, mens statistikk for driftssikkerhet ved utkoblinger eller oppdelinger kun omfatter årene 2009 og 2010. Dok. id: 1504583 Side: 3/9
Overskridelse av N-1 med intakt nett betyr ikke nødvendigvis at enkeltutfall vil medføre frakobling av forbruk i området, slik det vil gjøre ved radialdrifter. Overskridelse av en grense etter et utfall kan i noen tilfeller reddes ved rask oppkjøring av produksjon eller oppdeling av nettet. Registrering av antall timer overskridelse vil uansett vise en trend for de ulike områdene. 2. Registreringer pr område 2.1 Stavanger Stavanger forsynes via 300 kv forbindelser og med maksimalt 200-250 MW lokal produksjon. Frem til februar 2010 var overføringskapasiteten på 300 kv forbindelsene 500 MW for å holde N-1 driftssikkerhet. Grensen ble hevet til 700 MW som følge av installasjon av et 100 MVAr kondensatorbatteri hos Lyse. Omtrent samtidig ble det tatt i bruk en spesiell kobling i 300 kv nettet som skal redusere konsekvensene av verste linjeutfall ved at noe av forbruket frakobles automatisk samtidig med linjeutfallet. Ca 250 MW alminnelig forsyning frakobles for å hindre at hele Stavanger-området mørklegges ved verste enkeltutfall. Registreringene viser at det har vært en kraftig økning i overføringsbehovet inn til Stavanger-området, spesielt de siste 2 årene. Figuren under viser antall timer fra 2006 til 2010 der overføringen har vært større enn gjeldende overføringskapasitet (dvs 500 MW frem til februar 2010 og 700 MW senere). I 2010 var det 1170 timer der driftssikkerheten ikke var akseptabel selv med intakt 300 kv nett. Uten den økte kapasiteten til 700 MW ville Stavanger-området hatt ytterligere 500 timer med overskridelse av N-1 grensen. Stavanger 1170 324 137 122 395 Den maksimale overføringen i sum på 300 kv linjene har vært ca 980 MW. Ved slike overføringsnivåer må hele området forventes å bli mørklagt ved verste linjeutfall. Da vil størrelsesorden 1000 MW forbruk bli berørt. For Stavanger-området vil alle utkoblinger av 300 kv linjer (til sammen 4 stk) medføre at området forsynes med N-0 driftssikkerhet. I 2009 var det 172 timer N-0 drift pga planlagte eller nødvendige utkoblinger, i 2010 har det vært 105 timer. Disse utkoblingene har bl.a omfattet arbeid i Feda (NorNed) og utskifting av relevern på linjene. Tallene gir følgelig ingen trend om det er økende eller avtagende antall. Dok. id: 1504583 Side: 4/9
2.2 Bergen/BKK Bergen- og BKK-området har vært hyppig omtalt mht driftssikkerhet i 2010. Registreringene viser at inn til BKK-området har det vært mulig å holde N-1 driftssikkerhet ved intakt nett i alle årene fra 2006 til 2009. Det var først vinteren 2010 at nivået på forbruk og produksjon førte til N-0 drift selv med intakt nett. Flere tiltak er satt i verk og ulike driftsformer har vært benyttet for å forsyne området best mulig: - Tidlig i 2010 var underskuddet høyt i forhold til nettkapasiteten og det ble besluttet å drifte området med radialer inn fra nord og sør. Hver av disse forsynte 8-900 MW forbruk med ren N-0 drift. Denne driftsformen ble benyttet i ca. 600 timer. - Etter at en systemvernløsning for belastningsfrakobling ble satt idrift, kunne nettet drives sammenkoblet med ca 350 MW tilkoblet systemvern (90 MW på Kollsnes og ca 260 MW på alminnelig forsyning). Omtrent 700 timer ble nettet driftet på denne måten der overføringen var større enn tradisjonell N-1 driftssikkerhet. - I løpet av året har planlagte driftsstanser ført til perioder med radiell forsyning (N-0) av området. Disse utkoblingene skyldes ordinært vedlikehold og temperaturoppgradering av linjer for å øke kapasiteten for vinteren 2010/2011. Dette har hatt varighet på 430 timer, men i en periode på året der eventuelt behov for gjenoppbygging er enklere enn i vinterhalvåret. Oppsummert gir dette følgende timeregistreringer for redusert driftssikkerhet for BKKområdet: Radialer inn fra nord og sør 600 t Sammenkoblet nett (m/ systemvern) 700 t Radiell forsyning pga planlagt driftsstans 430 t --------------------------------------------------------------------------- Totalt 1730 t BKK-området 1300 639 332 0 0 Som nevnt har det i 2010 vært 430 timer med N-0 drift for BKK-området pga utkoblede 300 kv linjer. I 2009 ble det registrert 615 timer med N-0 drift av samme årsak. Bergen: De to linjene inn til Bergensområdet har hatt kraftig økning i antall timer med N-0 drift siden 2006. Registreringene viser økning fra 1600 timer i 2006 til over 3000 timer de siste årene. Kollsnes: Forsyningen til Kollsnes ligger med N-0 driftssikkerhet hele året. Dok. id: 1504583 Side: 5/9
Timer med redusert driftssikkerhet 2.3 Nord-Norge 2.3.1 Nettet nord for Ofoten Nord-Norge har hatt relativt uendret overføringskapasitet mht forsyning av forbruket nord for Ofoten, dvs nordlige deler av Nordland, Troms og Finnmark. Med intakt nett er det utfall av 420 kv som er mest kritisk samtidig med stort underskudd i regionen. Statnett har installert et systemvern som automatisk frakobler inntil 105 MW ved Finnfjord smelteverk dersom en av 420 kv linjene skulle falle ut. Dette skal aktiveres dersom Ofoten-snittet overskrider 270 MW. Da kan overføringen nordover økes uten at alminnelig forbruk faller ut ved 420 kv feil. - Figuren til venstre viser at det i 2008 var 1089 timer (dvs 15 % av året) der systemvernet måtte aktiveres for å opprettholde driftssikkerhet for annet forbruk i regionen. Varigheten på slike perioder gikk ned både i 2009 og 2010. I 2010 ble det registrert 467 timer (ca. 5 % av året). - Figuren til høyre viser antall timer der heller ikke bruk av systemvern var tiltrekkelig for å opprettholde akseptabel driftssikkerhet for regionen nord for Ofoten transformator-stasjon. I 2008 ble det registrert 98 timer, dette sank til 19 og 6 timer i hhv. 2009 og 2010. Forskjellene fra et år til et annet skyldes produksjon i området og endringer i forbruk. Nord-Norge 1089 Nord-Norge 98 766 447 467 31 0 16 19 6 Antall timer med behov for systemvern Antall timer der systemvern ikke er tilstrekkelig Planlagte utkoblinger/driftsstanser i 420 eller 132 kv nettet medførte i 2009 at regionen hadde N-0 drift i 187 timer. I 2010 vil varigheten være det dobbelte, 396 timer. 2.3.2 Lofoten og Vesterålen Det er foretatt tilsvarende undersøkelse for lokale områder i regionen. 132 kv nettet nord i Nordland forsyner Vesterålen og Lofoten, deriblant Harstad by. Oversikten viser antall timer der 132 kv linjene har hatt for liten kapasitet til å oppfylle N-1 driftssikkerhet. To av disse linjene inngår i sentralnettet. Nettet har vært uforandret de siste 5 årene og det er svært lite lokal produksjon. Gradvis økning i forbruket viser at antall timer med N-0 drift har økt fra 2040 timer i 2006, 2621 timer i 2009 og 3096 timer i 2010. Det vil si at i 35 % av året har driftssikkerheten vært dårligere enn målet i den nye driftspolicyen. Dok. id: 1504583 Side: 6/9
Timer med redusert driftssikkerhet Lofoten/Vesterålen 2040 2064 2136 2621 3096 2.3.3 Finnmark I tillegg til Lofoten/Vesterålen er det Finnmark som ofte har redusert driftssikkerhet i Nord- Norge. Akseptabel N-1 driftssikkerhet med intakt nett er det når underskuddet inn mot Alta trafostasjon og Varanger er mindre enn 150 MW. Figuren viser at antall timer med høyere underskudd enn dette har økt fra 0 timer i 2006 og 2007 til 359 timer i 2010. Det nye anlegget på Melkøya er nok mye av årsaken til dette. Finnmark 359 8 0 17 56 Planlagte driftsstanser i dette området legges normalt til sommerhalvåret da det normalt er effektoverskudd og bedre driftssikkerhet. I 2009 og 2010 er det registrert kun ca. 40 timer med N-0 drift til Finnmark pga driftsstanser. Ringdrift med Finland og driftssikkerhet for Varangerbotn/Vadsø (40-70 MW) er ikke med i dette tallet. 2.4 Kristiansand Siste året ble det idriftsatt en ny 132 kv linje mellom Kristiansand og Krossen som bedrer driftssikkerheten til Kristiansand by. Det er likevel fremdeles utfall av transformator i Kristiansand som er verste enkelthendelse for forsyning av forbruket. Ved feil på denne kan gjenværende 132 kv linje overføre 160-190 MW før nettet vil bryte sammen og medføre avbrudd for 250-300 MW forbruk. Registreringer fra 2006 til 2009 viser at dette har vært en relativt liten risikofaktor. I 2007 ble det registrert ca 90 timer N-0 drift. I 2010 har kulden medført stor forbruksøkning og sammen med svært lav produksjon på hele Sørlandet har dette ført til 300 timer med N-0 driftssikkerhet for Kristiansand. Både linje- og transformator-utfall vil føre til frakobling av forbruk. Dok. id: 1504583 Side: 7/9
Samme problemstilling har dukket opp for 110 kv nettet under Kristiansand og Feda. I 2010 har kuldeperiodene i januar og november/desember ført til oppdeling av 110 kv nettet, altså separate N-0 drifter både under Kristiansand og Feda. 300 kv forsyningen til Tinfos smelteverk ligger med N-0 driftssikkerhet hele året. 2.5 Møre Midt-Norge er definert som eget elspotområde og alminnelig forsyning driftes med N-1 sikkerhet. Unntaket er 450 MW på Hydro ASU/Sunndalsøra som benyttes som automatisk lastfrakobling i tilfelle linjer faller ut. Med intakt 300 kv inn til Møre-nettet ble systemvernet benyttet i 29 timer i 2010 for å oppfylle N-1 for alminnelig forsyning. Pga planlagte driftsstanser ble systemvernet benyttet i 95 timer. I 2009 ble systemvernet benyttet for Møre-nettet kun i 6 timer til sammen. 420 kv forsyningen til Ormen Lange ligger med N-0 driftssikkerhet hele året. Én radiell 420 kv linje forsyner Ålesund og Sunnmøre. I området er det relativt høy produksjon i Tafjord, en god del også i Tussa og i Åskåra. N-0 driftssikkerhet for området defineres ved effektflyt fra Viklandet mot Ørskog større enn 30 MW. I 2006 viser registreringene at det var N-0 drift i 4400 timer, årene 2007-2009 viser ca. 2400 timer mens det i 2010 var 5848 timer med N-0 drift inn mot Ørskog. Det er ikke undersøkt grunnen til denne kraftige økningen i 2010, men mest sannsynlig avspeiler dette mindre produksjon og mer ujevn kjøring over døgnet. Ålesund/Sunnmøre 4431 5848 2349 2458 2951 2.6 Sogn og Fjordane På samme måte som Sunnmøre blir store deler av forbruket i Sogn og Fjordane forsynt på radiell N-0 drift. Her er prinsippet at enkeltutfall gir mørklegging, men med mulighet for å forsyne forbruket etter omkoblinger i nettet eller oppkjøring av produksjon. Dette har vært situasjonen, relativt uendret, i flere år. Dok. id: 1504583 Side: 8/9
3. Vurdering/Oppsummering Flere områder i Norge har hatt økende antall timer med N-0 drift de siste årene. Mest dramatisk er økningen ved intakt nett, da vil det ofte ikke være mulig å forsyne alt forbruk før linje eller transformator kan kobles inn igjen. Sannsynligheten for utfall samt reparasjons-beredskap er avgjørende faktorer inntil eventuell nettforsterkning til områdene. Områder som skiller seg ut med stort eller økende antall timer med N-0 drift er BKK/Bergen, Stavanger, Nord-Norge (nord for Ofoten), Lofoten/Vesterålen, Finnmark og Kristiansand. Figuren viser antall timer med redusert driftssikkerhet for disse områdene i 2010. Driftssikkerhet 2010 3096 1730 1170 467 359 300 BKK/Bergen Stavanger Nord-Norge Lofoten Finnmark Kristiansand Område Nettene inn mot Sunnmøre og Sunnfjord/Nordfjord har radiell forsyning av store deler av forbruket. Begge disse har N-0 drift i størrelsesorden 5000 timer i året. Dok. id: 1504583 Side: 9/9