EBL Regional- og sentralnettsdagene 16 apr. 2008

Like dokumenter
Pumpeturbiner og Tekniske Utfordringer

Vindparktilkopling til offshore installasjonar

Vannkraft Ren energi som verdens batteri

Behov for (elektrisk) energilagring

Utbyggingen av vindkraftressursene i Nordsjøen fra Kontinentet

Energi Norges arbeid med tilknytningsplikten. Trond Svartsund

Framtidens energisystem i Norge og Europa og FoU-utfordringer det byr på

Nytt strømforbruk. Fra strøm til hydrogen, en ny lagringsmetode

Tor Haakon Bakken. SINTEF Energi og NTNU

Konsekvenser for vannkraftsystemet

Næringsutvikling/sysselsetting i Energibransjen, Medvirkningsuka klima og energi, ENERGI, TK/STFK, 13.november 2015

Rollen til norsk vannkraft i 2050 scenarioer for Norge som leverandør av balansekraft

SmartCities - Smarte byer gjør smarte valg. Nils Klippenberg Siemens AS

RF Power Capacitors Class kV Discs with Moisture Protection

SRP s 4th Nordic Awards Methodology 2018

Generation Scheduling

RF Power Capacitors Class1. 5kV Discs

Sarepta Energi AS Projects and Ambitions

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

EU Energi, SET-plan. Beate Kristiansen, Spesialrådgiver/EU NCP Energi

Smart Grid aktiviteter og FoU

Stortingsmelding om energipolitikken Oppstartmøte

6350 Månedstabell / Month table Klasse / Class 1 Tax deduction table (tax to be withheld) 2012

RF Power Capacitors Class , 20 & 30 mm Barrel Transmitting Types

Q2 Results July 17, Hans Stråberg President and CEO. Fredrik Rystedt CFO

TUSEN TAKK! BUTIKKEN MIN! ...alt jeg ber om er.. Maren Finn dette og mer i. ... finn meg på nett! Grafiske lisenser.

Emneevaluering GEOV272 V17

Kraftbalanse, kvotehandel og prisforventning EBL Temadag 29. jan Bent Johan Kjær - Statkraft Energi AS

TUSEN TAKK! BUTIKKEN MIN! ...alt jeg ber om er.. Maren Finn dette og mer i. ... finn meg på nett! Grafiske lisenser.

Trigonometric Substitution

TUSEN TAKK! BUTIKKEN MIN! ...alt jeg ber om er.. Maren Finn dette og mer i. ... finn meg på nett! Grafiske lisenser.

Norges rolle som tilbyder av fleksibilitet til Europa i fremtiden

MELLOMLANDSFORBINDELSER OG NETTFORSTERKNINGER- BEHOV OG LØSNINGER

WÄRTSILÄ MARINE SOLUTION POWER CONVERSION INNOVATIVE LAV- OG NULLUTSLIPPSLØSNINGER OG UTFORDRINGER MED Å FÅ DISSE INN I MARKEDET.

TUNNEL LIGHTING. LED Lighting Technology

Internasjonale perspektiver på offshore vind. 3. november, 2009 Berit Tennbakk, Econ Pöyry

The building blocks of a biogas strategy

SeaWalk No 1 i Skjolden

The benefits and effects of cross-border transmissions

STATKRAFTS GRØNNE SATSING: BRA FOR NORGE, BRA FOR MILJØET ENERGIRIKEKONFERANSEN 10 AUGUST 2010 KONSERNDIREKTØR STEINAR BYSVEEN

Forecast Methodology September LightCounting Market Research Notes

Kan havvind skape en ny grønn vekstnæring for Norge? Jon Dugstad, Director Wind & Solar

Er tiden moden for offshore vind i Norge? Annette F. Stephansen

Centre for environmental design of renewable energy CEDREN. SINTEF Energy Research

Fra fossil til fornybar Opprinnelsesmerking av kraft.

Mot et grønnere europeisk energimarked: Hovedeffekter i energimarkedene av Paris-avtalen CICEP CREE modellseminar 28 april 2016 Rolf Golombek

Rollen til norsk fornybar kraftproduksjon i 2050 Scenarioer for Norge som leverandør av balansekraft eller stor leverandør av fornybar energi

KROPPEN LEDER STRØM. Sett en finger på hvert av kontaktpunktene på modellen. Da får du et lydsignal.

Centre for environmental design of renewable energy - CEDREN.

Passenger Terminal World Expo 2011 Copenhagen, Denmark. Steven B. Cornell Assoc. Vice President

IEA PVPS. Trond Moengen. Global co-operation towards sustainable deployment of photovoltaic power systems

Institutt for biovitenskap

Sterk global konkurranse, raske teknologiskift og det grønne skiftet utfordrer dagens løsninger og produksjonsmetoder.

Status Aker Verdal Mai 2010

C13 Kokstad. Svar på spørsmål til kvalifikasjonsfasen. Answers to question in the pre-qualification phase For English: See page 4 and forward


Medisinsk statistikk, KLH3004 Dmf, NTNU Styrke- og utvalgsberegning

Norge som grønt batteri - muligheter og begrensninger

Exercise 1: Phase Splitter DC Operation

Den europeiske byggenæringen blir digital. hva skjer i Europa? Steen Sunesen Oslo,

FoU for turbiner til vannkraft

Slope-Intercept Formula

230V 110V 25% (230V) 110V 110V 230V

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Norge som svingnasjon Konsekvenser av betydelig økt uregulerbar kraftproduksjon i Norden og Europa, markedsmessige muligheter og utfordringer

Centre for environmental design of renewable energy CEDREN

Unit Relational Algebra 1 1. Relational Algebra 1. Unit 3.3

Elsertifikatmarkedets effekt på kraftmarkedet

Et Sverige uten kjernekraft?

Smart High-Side Power Switch BTS730

REMOVE CONTENTS FROM BOX. VERIFY ALL PARTS ARE PRESENT READ INSTRUCTIONS CAREFULLY BEFORE STARTING INSTALLATION

Potensial for vindkraft i Norge

Leveranse av kraft fra HLNG (Melkøya) Classification: Restricted Statoil ASA

Forskningsrådets rolle som rådgivende aktør - innspill til EUs neste rammeprogram, FP9 og ERA

Dagens tema: Eksempel Klisjéer (mønstre) Tommelfingerregler

Velkommen til CEDRENs avslutningsseminar. #miljødesign

TriCOM XL / L. Energy. Endurance. Performance.

Q3 Results October 22, Hans Stråberg President and CEO. Fredrik Rystedt CFO

Dynamic Programming Longest Common Subsequence. Class 27

By Bioforsk RECOCA Team Per Stålnacke Csilla Farkas Johannes Deelstra

Accuracy of Alternative Baseline Methods

Visjoner og ambisjoner for UiOs energisatsning. Rektor Ole Petter Ottersen

Norsk vannkraft i det europeiske kraftmarkedet. Magnus Korpås Professor, elkraft NTNU

Transnova Konferansen 2014

Centre for environmental design of renewable energy CEDREN

Hvilke investeringer og sertifikatspriser vil et felles sertifikatmarked gi? 09. November 2011 Pöyry Management Consulting (Norway) AS

ESTABLISHING A EUROPEAN HIGH POWER CHARGING NETWORK JAN HAUGEN IHLE, REGIONSDIREKTØR NORTHERN EUROPE, IONITY. IONITY Präsentation October 2018

Status for maritim miljøteknologi Marked og muligheter. Wärtsilä 28.Aug 2013 WÄRTSILÄ NORWAY ISø

HONSEL process monitoring

NO X -chemistry modeling for coal/biomass CFD

SHORE POWER CONVERTER LIST 2018

Espen Olsen General Manager PR Toyota Norge AS Ålesund, 9. september 2019

The effects of change in climate and irrigation practice on the water resources in Kizilirmak River Basin, Turkey.

Erfaringer med kollisjoner på norsk sokkel og konsekvensene på regelverket

Unweighted average prices at Nordpool

Nytt fra europeisk plansamarbeid. Nasjonalt kraftsystemmøte 6. juni 2013 Grete Westerberg Direktør for porteføljestyring

Søker du ikke om nytt frikort/skattekort, vil du bli trukket 15 prosent av utbetalingen av pensjon eller uføreytelse fra og med januar 2016.

TEMA-dag "Hydrogen. "Hydrogens rolle i framtidens energisystem" for utslippsfri transport" STFK, Statens Hus Trondheim 9.

Vekstkonferansen: Vekst gjennom verdibaserte investeringer. Thina Margrethe Saltvedt, 09 April 2019

Eksamensoppgave i SØK1000 Innføring i samfunnsøkonomi

Transkript:

EBL Regional- og sentralnettsdagene 16 apr. 2008 Vindkraft og nettutvikling: Kan utnyttelse av ulike egenskaper ved vind- og vannkraft redusere behovet for nett-investeringer ved utbygging av vindkraft? Magnus Korpås, John Olav Giæver Tande, Norway Magnus.Korpas@sintef.no 1

Innhold Innledning motivasjon Vindens variabilitet (i tid og rom) Energi- og effektbidrag fra vindkraft (Eksempel) Koordinert driftsplanlegging - Vind Vann (Eksempel) Balansehåndtering (Eksempel) Tekniske muligheter 2

Power fluctuations single wind turbine 15 0.6 Wind speed (m/s) 10 5 0.4 0.2 Power (pu) 0 0 0 100 200 300 400 500 600 Time (s) 3

Power fluctuations - measured 0.04 s averages - 40 MW wind farm / 2 MW wind turbine 1.2 1.1 wind turbine wind farm Active power (pu) 1 0.9 0.8 0.7 0 200 400 600 Time (s) Power fluctuations from wind turbines are uncorrelated with each other 4

Active power diurnal variations 1 Active power (pu) 0.5 0 wind turbine wind farm -0.5 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 16-18 Nov 2004 Measured 10-minute-mean active power output from wind turbine and wind farm. 5

Integration of large scale offshore wind EnergiNet.dk 6

Average seasonal wind, load and hydro inflow 7 6 5 Wind Load Hydro % of annual 4 3 2 1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Week no. 7

Annual variations in load, hydro and wind 130 120 Wind Load Hydro Normailsed data (%) 110 100 90 80 70 1965 1970 1975 1980 1985 1990 Year 8

Grid connection of wind power plants Grid reinforcements may be needed for handling larger power flows and maintaining a stable voltage, and is commonly needed if new generation is installed in weak grids far from load centers. This is true for any generation technology, be it e.g. a nuclear power plant or a modern wind farm Given the same location the cost of connection is the same per MW, but may differ per MWh depending on the number of full load hours of the generation technology Grid reinforcements should in general be held up against the option of curtailing generation or altering system operation, and these latter options may in some cases prove to be very cost efficient. 9

Case study regional power system Suitable sites for large wind farms are often located far from load centres and strong grids This is a challenge for the developer that wants to install large wind farms This case demonstrate: grid restrictions may be relaxed by use of control systems large wind farms may be operated at weak grids Wind power plant SVC Hydro power plant 150 MW w reservoir Max wind farm size without AGC & SVC: 50 MW 23 km 132 kv regional grid Thermal capacity: 200 MW 58 km Local load: 14-38 MW AGC 36 km 300 kv national grid 10

Modern wind farm control possibilities Power Available power Power droop Set-point power Time Frequency Power Available power Reserve power Reactive power droop Time Voltage 11

Case study regional power system Line voltage (kv) Active power (MW) 140 120 100 80 60 40 Without SVC With SVC (185 Mvar) 20 0 50 100 150 200 250 Wind farm output power (MW) 220 200 180 Transmission line 160 140 120 Wind farm 100 Hydropower 80 60 0 100 200 300 400 500 600 Time (s) Dynamic simulations verify: 1. Application of SVC or wind turbines with frequency converters secure voltage stability (as long as the thermal limit of the 132 kv line is respected) 2. The hydropower plant may be controlled by an AGC scheme to avoid overloading of the 132 kv line Question for this case study: How will the wind farm and AGC modify the regional power system operation? 12

Simulation model Simulate one year operation on an hour-by-hour basis Model inputs includes: time series with consumer load, market price of electricity, inflow to hydro reservoir and wind speed specification of the regional power system components like wind farm power curve, maximum storage capacity of reservoir, rated power of hydropower plant and thermal limit of 132 kv transmission line Assumed AGC strategy: The AGC operates to avoid line overloading Control hydro: control the hydropower first and secondary the wind power (if needed) Control wind: control the wind power only 13

Case study input time series data 40 300 35 Consumers load (MW) 30 25 20 15 Price (NOK/MWh) 250 200 150 10 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Time (hour) 100 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Time (hour) Wind speed (m/s) 35 30 25 20 15 10 5 Hydro inflow (MWh) 250 200 150 100 50 Annual inflow: 657 GWh Storage capacity: 460 GWh 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Time (hour) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Time (hour) 14

Simulation with 200 MW wind farm Reservoir content (%) 80 70 60 50 40 30 control hydro control wind Pr(P l < x) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 control hydro control wind no wind power Thermal limit: 200 MW 20 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Time (hour) 0 0 50 100 150 200 250 Line load (MW) 1 0.8 150 control hydro control wind Pr(P w < x) 0.6 0.4 control hydro control wind Hydropower (MW) 100 50 0.2 0 0 50 100 150 200 Wind power (MW) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Time (hour) 15

Simulation 0-400 MW wind farm (% of non-congested) 105 100 95 90 85 80 75 production control wind production control hydro income control wind income control hydro Line loss (% of line load) 7 6 5 4 3 control wind control hydro 70 0 100 200 300 400 Installed wind power (MW) 2 0 100 200 300 400 Installed wind power (MW) Max wind farm size without AGC and reactive control: 50 MW AGC+SVC enables a 200 MW wind farm without severe losses AGC of hydropower provides for minimum energy losses AGC of wind farm only gives surprisingly low losses Significant line losses, but may not payback an upgrade Optimum size of wind farm depends on cost curve 16

Effektverdi av vindkraft (definisjon) eller Den mengde konvensjonell kapasitet som vindkraft kan erstatte uten at sannsynligheten for effektsvikt endres Den økning i maksimallast som kan tillates ved installasjon av vindkraft uten at sannsynligheten for effektsvikt endres (engelsk: load carrying capacity) 17

Intuitiv forståelse En redusert last gir redusert sannsynlighet for effektsvikt (LOLP) Vindkraft reduserer lasten som den konvensjonelle kapasiteten må dekke: Netto forbruk = Forbruk - Vindkraft Vindkraft bidrar til redusert LOLP, og har en effektverdi > 0 18

Copy from: IEA Wind Task 25: Design and operation of power systems with large amounts of wind power - State-of-the-art report (2007) 19

Real life case balance handling At 8 January 2005 a strong storm crossed over Denmark The wind farms of western Denmark at first produced close to rated power, but then started to cut out due to the excessive wind speed (+ 25 m/s) the wind production were reduced from about 2200 MW to 200 MW in a matter of 10 hours Data for DK1, west Denmark 2003 MW Central power plants 3,516 Decentralised CHP units 1,567 Decentralised wind turbines 2,374 Offshore wind farm Horns Rev A 160 Maximum load 3,780 Minimum load 1,246 NO1 +/-1000 MW DK1 DK2 Germany 800/1200 MW 670/630 MW SE 20

MWh/h 2500 2250 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 250 0-250 -500-750 -1000 8 January 2005 Exchange DK1 -> NO1 Balancing power (NO1) Windpower DK1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Hour Source: NORDPOOL The case demonstrates that the existing marked based mechanisms can handle large variations in (wind) generation and demand 21

Wind impact on need for balancing power is small Copy from: IEA Wind Task 25: Design and operation of power systems with large amounts of wind power - State-of-the-art report (2007) 10 % wind energy supply of gross demand in the Nordic power system gives an extra balancing power of 1.5%-4% of the installed wind capacity, corresponding to a cost of about 0,8 øre per kwh wind, and about half if investment in new reserve capacity is not needed. [Holttinen 2005] 22

Oppsummering Summen av produksjon fra flere vindparker i et område (eks Troms og Finnmark) gir en betydelig utjevning av effektfluktuasjoner Nettbegrensninger kan effektivt håndteres ved AGC, reaktiv støtte og koordinert drift av vind-og vannkraftverk Forenklede og konservative antagelser tillater 200 MW vindkraft i case-studie Med koordinert drift gir 600 MW vindkraft tilnærmet 0 reduksjon i inntekt pga flaskehalser Man kan akseptere flaskehalser pga innestengt vind i en periode i påvente av nettforsterkninger Teknisk mulig med moderne vindturbiner Kunne være opp til utbygger å ta det eventuelle økonomiske tapet Vindkraft kan gi redusert behov for nettforsterkninger, f.eks. i Midt-Norge, siden mer vann vil bli tilgjengelig i magasinene på vinteren Vindkraft har en effektverdi, og bidrar til å dekke opp last lokalt/regionalt Effektbidraget er tilnærmet likt gjennomsnittlig effekt (30%) ved lav vindintegrasjon TSO-krav om Fault Ride Through er implisitt en anerkjennelse av at vindkraften har et effektbidrag 23