Av David Karlsen, NTNU, Erling Tønne og Jan A. Foosnæs, NTE Nett AS/NTNU



Like dokumenter
Hvordan kan AMSinformasjon. for å oppnå SmartGrid? Kjetil Storset

Oppgaver til kapittel 4 Elektroteknikk

Effektutfordringer med plusshus KSU-seminar 2016

NYE METODER FOR PLANLEGGING AV SMARTGRIDS AV ANDREAS HAMMER, NTNU, JAN FOOSNÆS, NTE NETT AS, TROND TOFTEVAAG, NTNU

REN blad 4021 LS Nett Måling. Krav til overvåkning av nettstasjon ved bruk av AMS 1. Sammendrag

Av Maren Istad og Henning Taxt, SINTEF Energi AS

BRUK AV FORDELINGSTRANSFORMATOR MED AUTOMA- TISK TRINNKOBLER

Vurdering av minimum nettstyrke NVE fagdag om lavspenningsnettet

Tapskostnader. Planleggingsbok for kraftnett. Innholdsfortegnelse. Revisjonslogg. Tapskostnader

Vedlikehold av nettstasjoner

Elbilladning Muligheter og utfordringer

MONTE CARLO SIMULERINGER FOR BEREGNING AV LASTFLYT I NETT MED STOKASTISK VARIASJON AV LAST OG PRODUKSJON

- INNHOLDSFORTEGNELSE 1 GENERELT... 1

Nett og infrastruktur Praktiske vurderinger v/ Hans Brandtun, REN

AMS EN LØSNING PÅ EFFEKTPROBLEMENE I FORDELINGSNETTET? SET/NEF-konferansen Oktober Stig Simonsen, Skagerak Nett

Distribuert produksjon i smarte nett

ET SKRIV OM NETTKAPASITET I 22KV NETTET ULVIG KIÆR OG TRONES KRAFTVERKSPROSJEKTER I NAMSSKOGAN

Av Petter Solberg Efskin (NTNU), Hans Wigen Finstad (NTE Nett) og Jan Andor Foosnæs (NTE Nett/NTNU)

Gir smartere løsninger bedre forsyningssikkerhet?

FEIL- OG AVBRUDDSSTATISTIKK I LAVSPENTNETT

OVERFØRINGSTARIFFER FOR FRITIDSBOLIG - SØR AURDAL ENERGI

Sammenligning av nett-tariffer for NTE Nett AS og Malvik Everk AS

NVE PRESENTERER HØRINGSFORSLAGET

SIMULERINGSSTUDIE AV SPENNINGSKVALITET I LAVSPENNINGSNETT MED PLUSSKUNDER. Av Bendik Nybakk Torsæter og Henrik Kirkeby, SINTEF Energi AS

NETTSELSKAPETS PRESISERINGER UTOVER REN. Gjelder fra:

Aktuelle tarifftemaer i distribusjonsnett

Rapport_. Vurdering av nettutforming Roan S Roan VP / Straum. Sarepta Energi AS. Vurdering av Spannklumpen koblingsstasjon OPPDRAGSGIVER EMNE

Nytt fra NVE. KSU-seminaret 2016

Norges vassdrags- og energidirektorat

INNHOLDSFORTEGNELSE 1 GENERELT... 1

Tilleggsutredning Dalsbotnfjellet vindkraftverk. Tilleggsutredning av nettilknytning

Disposisjon. Hva er en plusskunde? Beregning av ILE, KILE og avbrutt effekt Mulig konsekvens og løsninger. Norges vassdrags- og energidirektorat

Vurdering av behovet for halvårlig kontroll av bremser på tunge kjøretøy

PRISER. for. Nettleie. Fra

Energiledd. Christina Sepúlveda Oslo, 15. mars 2012

Dilemmaer rundt lokal og sentral energiproduksjon

Nettselskapets dilemma. Smartgrid konferansen - September 2018

Nettanalyser for Hemne Kraftlag

Hva gjør vi i Skagerak!

KILE. Kvalitetsjusterte inntektsrammer ved ikke levert energi

Smarte hus krever smarte nett

Dokumenttype: Dato: Side 1 av 5 Rutine

Av Henrik Kirkeby, Andrei Morch og Magne Kolstad SINTEF Energi AS, og Ketil Sagen, Energi Norge AS

Nettleien Oppdatert august 2016

Demonstrasjon og Verifikasjon av Intelligente Distribusjonsnett DeVID

Uavhengig måling av strømforbruk med måleinstrumentet «Power and Energy Logger PEL 103» fra leverandøren «Chauvin Arnoux»

TEKNISK OG ØKONOMISK VURDERING AV 36 KV SOM SYSTEMSPENNING I DISTRIBUSJONSNETTET

FASIT dagene Nytt i FASIT kravspesifikasjon versjon Helge Seljeseth /

PRISER. for. Nettleie. Fra

3.0 Omfang Instruksen omfatter hele fordelingsnettet tilhørende Hafslund Nett Øst.

Effektkrevende elektrisk utstyr, utfordring for nettet

Har norske lavspenningskunder for høye spenninger? Fra Teknisk Rapport på Spenningskvalitet i svake lavspenningsnett

SCENARIOER FOR FRAMTIDENS STRØMFORBRUK VIL VI FORTSATT VÆRE KOBLET TIL STRØMNETTET?

HØGSKOLEN I AGDER Fakultet for teknologi. ENE 201 Elkraftteknikk 1, løsningsforslag eksamen Oppgave 1. a) T

Utvikling av vindkraft på Skurve

Kontroll av bremser på tyngre kjøretøy ved teknisk utekontroll

Kommunikasjonsløsninger og EMF belastning

"VIRKELIG smarte" energimålere

ALTERNATIV STRØMFORSYNING

Framskriving av nettleie for husholdninger. Beskrivelse av modell for framskriving av nettleie for perioden

Vern mot dårlig kvalitet

Strømkostnader til vatningsanlegg hva slags utvikling kan bonden regne med? 28.november 2018 John Marius Lynne Eidsiva Nett AS

Nettselskapenes behov for AMS-data WS Smart Regions, Trondheim Hafslund Nett - Per Edvard Lund

Presentasjon av Distriktsenergis «Effektivitetsmodell» for likere nettleie

Full skala utbygging av TVK Funksjonskrav

Av Gøril Forbord og John Kristian Evjen, Trønderenergi.

Automatiske strøm-målere, også kalt «smart meter» eller AMS, hvorfor får vi dem, skaper de helseplager og hvordan kan vi beskytte oss?

Smarte enrgisystemer. Jan Onarheim, NTNU.

Vedlegg 1 Trasékart omsøkt trasé

Framtidens byer. Forbrukerfleksibilitet i Den smarte morgendagen. Rolf Erlend Grundt, Agder Energi Nett 7. februar 2012

EFFEKTTARIFFER TIL BESVÆR Vil vi ha hurtigladestasjoner? Kjetil Ingeberg. September 2017

Lading for en elektrisk framtid!

VÆR MILJØBEVISST El Ringen AS

Smarte nett/smartgrid. Hva er det og hvorfor blir dette viktig?

NVEs vurdering i klage på anleggsbidrag for strømtilknytning - vedtak

Beregning av anleggsbidrag

NETTLEIE OG LEVERINGSVILKÅR. Gjeldende fra

AMS og nettnytte. Hva gir god nytteverdi, og hvordan prioritere i arbeidet med nettnytte? Henrik Kirkeby, SINTEF Energi

AVTALE. om drifting av høyspenningsanlegg, nettilknytning og tariffering

NORSK LOVTIDEND Avd. I Lover og sentrale forskrifter mv. Utgitt i henhold til lov 19. juni 1969 nr. 53.

Abonnert effekt Vanskelig å forstå for kunden?

Smartnett og muligheter. Kjell Sand, Sintef Energi, The Norwegian Smart Grid Centre

AMS - Fremtidens mulighet for styring av belastninger og nye tjenester. Vigdis Sværen, Norsk Teknologi Oslo

VILKÅR FOR PLUSSKUNDER

Tilpasninger og særlige forhold. Vedlegg 4 NAVN PÅ DG

Nytteverdier av vedlikehold og fornyelse og hvordan de kan beskrives

Eksisterende kunnskap og forvaltningsstrategi

OPTIMAL PRODUKSJON AV REAKTIV EFFEKT I REGIONALNETTET I TELEMARK & VESTFOLD

Rapport. Bruk av fordelingstransformator med automatisk trinnkobler. Guide til anskaffelse og drift. Forfatter

Tilpasning til den nye reguleringsmodellen praktiske råd. Kurs hos Energi Norge, Kjetil Ingeberg

EN MULIG MODELL FOR Å JEVNE UT NETTLEIE. Patrick Narbel, PhD, Prinsipal Christian Børke, Analytiker

Innføring AMS og tariffering

NVEs konsepthøring om tariffer for uttak i distribusjonsnettet. Tonje M. Andresen Elmarkedstilsynet Seksjon for regulering av nettjenester

NETTREGULERING I FRAMTIDENS KRAFTSYSTEM. Kristine Fiksen og Åsmund Jenssen, THEMA

1 BEREGNINGSGRUNNLAG...2

Nordkrafts regionalnettstariff for 2000 og vedtak

6 VEDLEGG TIL SØKNADEN

Prinsipiell begrunnelse for effekttariffer. Sted, dato Oslo, Ref 15031/ INNLEDNING FORVENTET UTVIKLING I BEHOV...

Norges vassdrags- og energidirektorat. Gjennomgang av samlet regulering av nettselskapene

VEILEDERE ANLEGGSBIDRAG. 12. mars 2008 Torgeir Olsen

Transkript:

Av David Karlsen, NTNU, Erling Tønne og Jan A. Foosnæs, NTE Nett AS/NTNU Sammendrag I dag er det lite kunnskap om hva som skjer i distribusjonsnettet, men AMS kan gi et bedre beregningsgrunnlag. I dag benyttes gjerne brukstid for å beregne den største effekten i nettet og Velanders metode kan også benyttes. Ved bruk av verdier fra NetBas viste det seg at de beregnede effektene var langt lavere enn det som ble målt med AMS i Demo Steinkjer. Beregning av optimalt tverrsnitt benytter seg av brukstid for tap. Denne kan finnes fra AMS-data og det ble beregnet optimalt tverrsnitt for fem husstander samt en felles leder og det kan se ut til at flere av lederne burde hatt et større tverrsnitt. Rapporten antyder at AMS-data vil kunne være et viktig bidrag for å gi et bedre datagrunnlag for nettplanlegging. Nettselskapene skal installere AMS til alle sluttbrukere innen 2019. Disse smarte målerne vil gi netteierne god informasjon om belastningsforhold i nettet, en informasjon som ikke har vært tilgjengelig tidligere. dan vil disse måledataene kunne påvirke beregninger på fordelings- og distribusjonsnettet sammenlignet med dagens beregningsgrunnlag? Energieffektiviseringen har ført til høyere effekter og større variasjon i forbruk og sammenlagring vil dermed være enda viktigere for å unngå unødvendig store investeringer. Målinger fra Demo Steinkjer (NTE) er benyttet for å se hvordan belastningen bør modelleres og hvordan de kan benyttes ved nettplanlegging. Brukstid og Velanders metode kan benyttes for å beregne de største effektene i nettet, men med innføring av AMS kan den høyeste effekten måles direkte fremfor å estimeres. Videre skal det derfor sees på tre ulike metoder for å finne den største belastningen i nettet, AMS, brukstid og Velanders metode. Disse metodene skal deretter benyttes for å finne den største effekten som opptrer hos 271 kunder, på ti nettstasjoner og avgangen (radialen) som disse ligger under. 13

Energiforbruket måles for hver time slik at det vil tilsvare den gjennomsnittlige effekten for hver enkelt time og får dermed kwh/h som enhet. Den største effekten som opptrer i løpet av ett år finnes direkte fra AMS-data og det totale energiforbruket oppnås ved å summere opp de enkelte timesverdiene som vist i ligning ( 1 ). = P () ( 1 ) Årlig energiforbruk [kwh] () Effekt i time i [kwh/h] Én time [h] Antall timer per år [-] Ved å dividere energiforbruket med brukstiden kan den største belastningen finnes som vist i formel ( 2 ). = ( 2 ) T b Brukstid for største last [h] W Årlig energiforbruk [kwh] P maks Største effekt i løpet av én time [kw] Brukstiden er beregnet for ulike kundegrupper ut i fra tidligere effekter og energiforbruk. Brukstiden ble hentet fra NetBas hvor den var satt til 3600 timer for husholdninger og 4000 timer for nettstasjoner. For avgangen ble 4185 timer benyttet. Dette tallet er brukstiden for samleskinnen som avgangen ligger på, men siden avgangen står for 2/3 av den totale lasten, ble det antatt at det ville være en grei tilnærming. 14

Velanders metode [1] brukes for å beregne den største effekten i nettet og formelen er vist i ligning ( 3 ). = + ( 3 ) Største effekt [kw] Velanderkonstant 1 Velanderkonstant 2 Årlig energiforbruk [kwh] Antall lastpunkter Velanders metode ble benyttet ved beregning av største effekt på kunde, nettstasjon og avgang. Kundesammensetningen besto i stor grad av husholdninger og metoden ble derfor benyttet til å beregne effektbidraget på avgangen. I denne rapporten er henholdvis 0,00021 og 0,024 benyttet for første og andre Velanderkonstant. Den største effekten som opptrer i nettet vil være viktig ved dimensjonering av komponenter. For å sammenligne metodene har effektene funnet ved brukstid og Velanders metode blitt dividert med effekten fra AMS. Figur 1 viser sammenhengen mellom effekten estimert ved hjelp av brukstid og effekten målt med AMS for 271 kunder. Det var kun fire kunder som hadde en høyere beregnet effekt fra brukstid enn det som ble målt med AMS. Gjennomsnittlig var den beregnede effekten 59,2 % av det som ble målt. 15

200,0 % 180,0 % 160,0 % 140,0 % 120,0 % 100,0 % 80,0 % 60,0 % 40,0 % 20,0 % 0,0 % 1 16 31 46 61 76 91 106 121 136 151 166 181 196 211 226 241 256 271 200,0 % 180,0 % 160,0 % 140,0 % 120,0 % 100,0 % 80,0 % 60,0 % 40,0 % 20,0 % 0,0 % 1 16 31 46 61 76 91 106 121 136 151 166 181 196 211 226 241 256 271 Figur 2 viser den største effekten beregnet med Velanders metode sammenlignet med den største effekten fra AMS. I snitt var den beregnede effekten 92,3 % av det som ble målt. 16

120,0 % 100,0 % 80,0 % 60,0 % 40,0 % 20,0 % P_Brukstid/P_AMS P_Velanders/P_AMS 0,0 % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Figur 3 viser de største effektene ved brukstid og Velanders metode referert til AMS. Gjennomsnittlig var de henholdsvis 90,2 % og 92,8 %. Ingen av nettstasjonene hadde målinger for samtlige kunder og brukstiden fra NetBas ville sannsynligvis gitt et bedre resultat om alle lastpunktene hadde hatt målinger. Allikevel vil en generell brukstid på 4000 timer gi usikkerhet rundt faktisk belastning på fordelingstransformatoren og en summering av underliggende last vil gi en sikrere kunnskap om faktiske forhold. Tabell 1 viser at effekten beregnet fra brukstid stemte bedre med AMS enn det Velanders metode gjorde. Avgangen ligger nærmere regionalnettet hvor nettselskapene har bedre kontroll og det er derfor ventet at brukstiden ville gi en god tilnærming. Metode Største effekt [-] Største effekt referert AMS [-] AMS 5293 kwh/h 100,0 % Brukstid 5433 kw 102,6 % Velanders 4889 kw 92,4 % 17

Tapskostnader er en viktig del av nettplanlegging da det er avgjørende ved bestemmelse av optimalt tverrsnitt for elektriske ledere. Formlene i dette avsnittet er i hovedsak hentet fra [1], men det er gjort enkelte justeringer da de skal brukes på timesdata. Ved å benytte AMS-data kan strømmen per time beregnes fra spenning, aktiv effekt og effektfaktor som vist i formel ( 4 ). = 3 = /cos 3 ( 4 ) I Strømmen i time N [A] Tilsynelatende effekt i time N [kva/h] Linjespenning i time N [kv] Aktiv effekt i time N [kwh/h] cos Effektfaktor i time N [-] Ved å kvadrere strømmen er det deretter mulig å bestemme brukstid for tap som vist i formel ( 5 ). = W = = 3 3 = ( 5 ) Brukstid for tap [h] Energitap [kwh] Effekttap [kwh/h] Antall timer i løpet av ett år [h] Én time [h] Motstand [] For å beregne tapskostnadene for ett år benyttes formel ( 6 ). = = + ( 6 ) 18

Tapskostnader [kr] Ekvivalent tapskostnad referert tapenes årsmaksimum kr kwår Maksimale effekttap [kw] Kostnad av maksimale effekttap kr kwår Ekvivalent årskostnad av energitap [kr/kwh] Brukstid for tap [timer/år] For å beregne de totale tapskostnadene over en lengre periode, benyttes de kapitaliserte tapskostnadene gitt av formel ( 7 ) = ()(1+) Kapitalisert tapskostnad [kr] Analyseperiodens varighet i antall år [-] Kalkulasjonsrente [-] ( 7 ) Investeringskostnader og tapskostnader er i hovedsak faktorene som avgjør hvilken leder som bør velges, da det er disse kostnadene som varierer med tverrsnittet. Investeringskostnadene vil øke med økende tverrsnitt, mens tapskostnadene vil reduseres. 19

Figur 4 viser hvordan fem kunder er koblet opp mot en felles kabel og det skal beregnes optimalt tverrsnitt for disse. Antagelser for beregning av optimalt tverrsnitt er gitt i Tabell 2. Analyseperiodens start 2012 Analyseperiodens varighet 30 år Økonomisk levetid (leder) 30 år Nettnivå 9 Kalkulasjonsrente 4,5 % Lastøkning i analyseperioden 0 % Spenning 230 V Cos phi 0,95 Terreng Løsmasse Beregningene resulterte i at tverrsnittet burde velges til 150 mm 2 for den felles kabelen. dan kostnadene varierer med tverrsnittet er vist i Figur 5 som viser at kostnadene er omtrent like for 95 og 150 mm 2 og en velger derfor det største tverrsnittet. 450,0 400,0 Kostnad [kkr/km] 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 Totale kostnader [kkr/km] Kapitaliserte tapskostnader [kkr/km] Investeringskostnader [kkr/km] 50,0 0,0 PFSP 3x25 Al/10 PFSP 3x50 Al/16 TFXP 3x95 Al/35 Tverrsnitt [mm^2] TFXP 3x150 Al/50 TFXP 3x240 Al/70 20

Beregningene førte til kostnadene vist i Tabell 3. 1 2 3 4 5 Felles kabel PFSP 3x25 Al/10 PFSP 3x50 Al/16 TFXP 3x95 Al/35 TFXP 3x150 Al/50 TFXP 3x240 Al/70 Opprinnelig tverrsnitt [mm 2 ] Optimalt tverrsnitt [mm 2 ] 125,0 130,7 169,4 131,8 134,9 400,4 132,2 135,2 155,9 135,8 137,5 279,3 154,6 156,1 166,4 156,4 157,2 228,0 179,0 180,0 186,7 180,2 180,7 226,3 218,6 219,2 223,3 219,3 219,7 247,3 25 25 25 50 50 150 25 25 50 25 25 150 Tabell 3 viser de totale kostnadene for de seks kablene. Da det ikke har blitt tatt hensyn til lastøkning i denne rapporten, burde sannsynligvis flere tverrsnitt vært valgt større. Ved bruk av AMS kan tapene beregnes mer nøyaktig enn i dag. Datagrunnlaget kan benyttes for å finne det største tapet samt beregne totale tap og dermed brukstid for tap. Dette kan deretter benyttes i tradisjonelle metoder for beregning av tapskostnader. Den største effekten som oppstår i nettet vil svært ofte være lavere enn summen av de største effektene til alle underliggende lastpunkter. Dette kalles sammenlagring og er viktig å ta hensyn til for å unngå overdimensjonering. Når den største effekten beregnes fra brukstid eller Velanders metode er det usikkert hvor god sammenlagringen faktisk er i nettet. Ved å summere opp timesdata fra AMS vil det være mulig å se hva som er den faktiske sammenlagringen og dermed den største effekten i 21

et knutepunkt. Knutepunkt med flere laster under seg vil ha bedre sammenlagring og dermed høyere brukstid. En kan dermed tenke seg at langt ute i distribusjonsnettet vil brukstiden fra få fordelingstrafoer gi et godt bilde av den faktiske effekten. Et knutepunkt med mange lastpunkter under seg vil derimot ikke ha mulighet til å fange opp denne sammenlagringen og effekten vil sannsynligvis bli relativt høyere enn det som faktisk opptrer. Dette kan derimot unngås med AMS ved å summere opp effektene per time, for deretter å finne den største verdien i datasettet. Sammenligning mellom største effekter fra brukstid, Velanders metode og AMS-data viste at det var store avvik på kundenivå. På nettstasjonene og avgangen var det bedre samsvar mellom de tre metodene og dette virker rimelig da disse knutepunktene ligger nærmere regionalnettet hvor nettselskapene skal ha målinger. Det ser ut til at AMSdata vil kunne gi et bedre beregningsgrunnlag, særlig for lavspentnettet, men også for dimensjonering av komponenter i distribusjonsnettet. AMS-data kan brukes til å beregne brukstid for tap. Med målinger av spenning, aktiv effekt og reaktiv effekt kan strømmen beregnes og kvadratet av strømmen vil gi tapene og brukstid for tap. Dette gjør det mulig å benytte metoden beskrevet i [1] samtidig som nye data kan gi mer nøyaktige resultater. [1] SINTEF Energi AS (2010). Planleggingsbok for kraftnett 22