Start / Stopp Problematikk; Kjøremønsterrelaterte kostnader for vannkraftverk



Like dokumenter
Strategier for vedlikehold og oppgraderinger

Beregning og forståelse av start-stopp kostnader. PTK Hvordan påvirker kjøremønster belastning, slitasje og aldring i kraftverk?

Tilstandsbasert modell for beregning av restlevetid

Elektromekaniske løsninger har vi teknologi og kompetansemiljøer?

Endringer i kjøremønster - Hva sier driftshistorikken?

Oppgradering Hol I kraftverk

Endring av kjøremønster i norske vannkraftverk

Produksjonsteknisk konferanse 2013

Muligheter og utfordringer i bruk av levetidsmodeller for nettkomponenter

Optimal tilstandsovervåkning -

JAKTEN PÅ MER EFFEKTIVE AGGREGATER GIR NYE PROBLEMER

Plan for økt nytteverdi av levetidsmodeller

Hva betyr turbinen for inntekten?

Periodisk vedlikehold av småkraftverk. Selv det beste utstyr trenger vedlikehold

Verdiskapende vedlikehold innen kraftproduksjon

Utfordringer i vannvegen

Norsk kraftproduksjon

OPPDRAGSGIVER(E) EBL Kompetanse OPPDRAGSGIVER(E)S REF./KONTAKTPERSON. Arne Løchting PROSJEKTNR. GRADERING PROSJEKTLEDER (NAVN, SIGN.

Miljøvirkninger av økt installert effekt i norsk vannkraftproduksjon

Sprekker i løpehjul. analyser, forebygging og erfaringer Bjarne Børresen Technology Manager

EBLs Håndbøker for Tilstandskontroll. EBL drivkraft i utviklingen av Norge som energinasjon

FoU for turbiner til vannkraft

Lønnsomhet av vedlikeholdstiltak

NVKS-ekskursjon for vannkraftstudenter høsten 2016

Sammanställning av rapportering från Verdiskapande vedlikehold inom kraftproduksjon

Verktøy for estimering av sviktsannsynlighet og restlevetid

SAUDA SØNNÅ HØY - LØPEHJULSHAVARI

Vedlikehold og rehabilitering innen vannkraft

Turbin oppgradering fremgangsmåte og erfaringer

Hunsfoss Øst kraftverk. Skader på ledeapparat ved lastavslag

Hva betyr endret kjøremønster for maskinparkens levetid? Forum for generatorer Lars Søreide BKK Produksjon

Tilstanden på kraftnettet vårt?? Anngjerd Pleym SINTEF Energiforskning AS

Levetidsforlengelse av vannkraftverk

Borgund Kraftverk. På Lo, noen få kilometer ovenfor Borgund stavkirke, ligger Borgund kraftstasjon som er

Forvitrer norsk vannkraftkompetanse? Dr.ing. Steinar Faanes Konserndirektør service og produksjon

PTK 2013 Status Embretsfoss 4 Trygve Øderud siv.ing. maskin

Pumpekraftverk. Voith Hydro Gardermoen 8 mars, e

Erfaring med virvelstrømmålinger (eddy current) på løpehjul.

Innovasjon som muliggjører for verdiskaping

Veileder om elsertifikater ved oppgradering og utvidelse av vannkraftverk Innhold

Beste praksis vedlikehold innen vannkraft

Egil Opsahl Daglig leder, CleanPower AS. Petropol 24. feb 2011, Petrosenteret Kristiansund

Sårbarhet og forsyningssikkerhet i et kraftsystem i endring - Øker risikoen for omfattende avbrudd?

Tilstandskontroll av kraftledninger

Innovativ vannkraft teknologi. Nils Morten Huseby Konsernsjef Rainpower AS

Teknisk-økonomisk analyse og dokumentasjon av nytteverdier

Optimalt vedlikehold. Eivind Solvang. SINTEF Energiforskning AS. NTNU Institutt for elkraftteknikk

Pågående CIGRÉ-undersøkelse om driftserfaringer med høyspenningsapparater

Veileder om elsertifikater ved oppgradering og utvidelse av vindkraftverk

hvor står vi og hvor går vi?

Bruk av ISY JobTech ved NTE Energi AS. Vedlikeholdsforum 2011

Småkraftseminar, Målselv 2. juni Eivind Tvedt og Arild Klette Steinsvik

Marginaltap - oppdatering Et kritisk skråblikk på marginaltapsmodellen

Har vi et robust kraftsystem og hvordan måler vi det?

Samarbeid mellom kraftselskap, leverandør og universitet gir ny viten

Kobling mellom RCM-analyser og levetidsmodell

Vannkraftlaboratoriet

Optimalt vedlikehold av vannkraftverk

Datainnsamling og analyse Tussa kraftverk

ORMHAUGFOSSEN KRAFTANLEGG

CleanPower AS. VTF Midt 11/ Rica Hotel Kristiansund

Verdifullt vedlikehold FoU knyttet til opprusting og utvidelse av vannkraft

Vannkraft gårsdagens, dagens og morgendagens viktigste energikilde

Agder Energi - Vannkraft. Presentasjon Kristiansand

Av Thomas Welte, SINTEF Energi, Bjarne Børresen, Energi Norge

Vassdragsteknisk Forum, 7 sep 10. Egil Opsahl Daglig leder, CleanPower AS

En kommentar til Statkrafts søknad om Aggregat 2 i Trollheim kraftstasjon.

Energioperatørfaget Elenergiproduksjonsdrift og produksjon

Geithusfoss Kraftverk 2009 Havari på skruespill til sektorluke. EB Kraftproduksjon as Helge Martinsen VTA

Rendalen 2. Utvidelse av Rendalen kraftverk

Tilstandskontroll og Vibrasjonsmåling

Eksempler på registrering av driftsforstyrrelser. Olve Mogstad FASIT for produksjonsanlegg,

Vedlegg til retningslinjer for fos 8a

Realisering av større vannkraftprosjekter innen 2020 utfordringer og muligheter. Gaute Skjelsvik Produksjonssjef, Eidsiva Vannkraft

Kostoptimalt vedlikehold av roterende elektrisk maskineri. Linn Cecilie Moholt Karsten Moholt AS

Hegsetdammen Turbinator. Energiutnyttelse av pålagt minstevannsføring

Levetidsmodellering som underlag for økonomiske analyser

Kostnadseffektive arrangement for kraftanlegg. Ole Johnny Winther, Produktansvarlig Nye Anlegg ANDRITZ HYDRO AS

Se meg i øynene og si at jeg ikke må bruke halve dagen på å fikse gravemaskinskuffen.

Driftssikkerhet for vindturbiner. Aktiviteter. Målsetning. NEtV-3 Driftssikkerhet for vindturbiner

Utfordringer for vannkraftbransjen på elektrosiden

BOSSNETT AS. Retningslinjer for drift, vedlikehold og service for tilkobling til bossnettet Dokument 9. Revisjonshåndtering

PTK Sesjon D: Kraftverk (elektro, maskin) Vedlikehold og rehabilitering innen vannkraft (FoU-prosjekt) Resultater og status

Vedlikehold av Ex-utstyr

PTK Miljøtilpasset turbinteknologi Teknikk og erfaringer. 10. mars, 2009 Sebastian Videhult

Fornyelse av eldre vannkraftverk

VEKST MED REN ENERGI. Statkraft Region Nord 2015 Prosjekter i Nord

Beslutningsstøtte for vedlikehold og rehabilitering innen vannkraft

Solberg & Andersen AS

Norges vassdrags- og energidirektorat

Kongsberg Energi Eiendom AS

Energi og vassdrag i et klimaperspektiv

HAKAVIK. Mår Hakavik Sum Mår 7 187, STEGAROS MÅR KRAFTVERK MÅR

Bedre utnyttelse av feil- og avbruddsdata

STATKRAFT OG LEVERANDØRER I NORD-NORGE. Steinar Bysveen, Konserndirektør

I likestrøms- og vekselstrømskretser kunne beregne strøm, spenning og effektomsetning i seriekretser, parallellkretser og kombinerte kretser

AVDELING FOR TEKNOLOGI. ØVING kapittel 24 - Løsningsforslag

Hur kan vi på ett bättre sätt utnyttja drifthändelsestatistik?

CleanPower AS. VTF Vest 26/ Hopstock Hotel & Motell Vik i Sogn

Optimale løsninger for vern, kontroll og automatisering i kraftsystemet

Transkript:

Start / Stopp Problematikk; Kjøremønsterrelaterte kostnader for vannkraftverk PRESENTASJON - EBL Maskinteknisk Forum 20. juni 2008 i Wales Jens R. Davidsen

Rammebetingelsene Det nye kjøremønsteret og innvirkninger på kraftverkene og energiproduksjonen i Norge er forklart som følger i tilsvarende prosjekter tidligere: Tradisjonelt har norske vannkraftverk vært designet og bygd med tanke på en mest mulig jevn energiproduksjon med et begrenset antall start/stopp. Med et deregulert og internasjonalisert marked for kraft de senere årene har imidlertid mange kraftverk har fått et endret driftsmønster med langt flere start/stopp og hyppigere og større lastendringer enn tidligere. Denne utviklingen må nødvendigvis medføre økt slitasje på tekniske komponenter i anlegget. Det er gjort få analyser for å undersøke i hvilken grad den økte slitasjen påvirker anleggets tekniske levetid og gir behov for økt vedlikehold, og dermed medfører økte kostnader for kraftverkseier. Spørsmålet er hvor mye en skal legge til gjeldende spotpris for å være villig til å starte og stoppe aggregater i takt med et varierende marked. side 2

Litt statistikk: Fra 1993 til 2000 var det en tredobling i antall start-stopp og det var videre en dobling fra 2001 til 2003. I en nær fremtid ser man også for seg mer effektkjøring og mer regulerkraft fra det norske kraftsystemet som ytterligere kan påvirke kjøremønsteret. Faktorer som påvirkes og må konkretiseres og kostnadsberegnes / kostnadsestimeres er -redusert teknisk levetid -økt behov for vedlikehold -økt risiko for havari -redusert tilgjengelighet -fare for personsikkerhet og miljø side 3

Noen tidligere Start-Stopp prosjekter a) Start- og stoppkostnader for vannkraftaggregat [EBL 2002] b) Start/stopp-kostnader for vannkraftverk [SINTEF] c) Start/Stopp-kostnader i magasinverk [AEP 2006] Kort om mål og resultater i de tre prosjektene: a) Start- og stoppkostnader for vannkraftaggregat [EBL 2002] -Systematisk gjennomgang av komponenter med hensyn til slitasje og feil -Forbedring av start-stoppforløpet med hensyn til påkjenninger -Metodikk (regneark) for detaljert beregning av start-stoppkostnader Start-stoppkostnaden = (Turbineffekt [MW] x 10 [kr/mw] + 1400 [kr]) ± 50% side 4

b) Start/stopp-kostnader for vannkraftverk [SINTEF] Problemstillinger rundt fastsettelse av start/stopp-kostnader for vannkraftaggregat i et overordnet perspektiv; bør utvikle generelle matematiske metoder basert på statistikk og revisjonskostnader og - intervaller. Slike generelle metoder krever få inngangsparametre, og gir sannsynligvis et like nøyaktig svar. c) Start/Stopp-kostnader i magasinverk [AEP 2006] Kostnad pr. start/stopp: ca kr 4.000,- samt et påslag på 40% for usikkerhet -Kostnad pr. start/stopp er sannsynligvis ingen god indikator på hvordan et anlegg kan kjøres -Beregnede start/stopp-kostnader er for lave -EBL-modellen (regnearket) må videreutvikles side 5

Kjøremønsterrelaterte kostnader for vannkraftverk Startet på initiativ fra Statkraft støttet av AEP. Bygger på de tre ovennevnte prosjektene. Administrert av SINTEF Energiforskning for EBL Kompetanse og er organisert som et nytt delprosjekt under Verdiskapende vedlikehold innen kraftproduksjon (VVK) i tilknytning til DP2 Levetidskurver for vedlikeholdsstyring. Het opprinnelig Start/stopp kostnader i vannkraftverk, men navnet og prosjektets innhold ble tidlig endret til Kjøremønsterrelaterte kostnader for vannkraftverk med start-stopp som et viktig element. Bred deltagelse fra produsenter, konsulenter og leverandører. [Agder Energi Produksjon, Alstom Vannkraft, EB Kraftproduksjon, Eidsiva Energi, Norsk Hydro, Rainpower, Norconsult, BKK Produksjon, E-CO Vannkraft, Hafslund, SN Power, Statkraft] Tidshorisont; forsiktig start desember 2007 med ferdigstillelse i løpet av februar 2009 side 6

Hovedelementer er -Oppdatering av eksisterende modell -Erfaringer med eksisterende modell -Videreutvikling av kostnadsmodellen Eksisterende beregningsmodell er allerede oppdatert og gjort tilgjengelig i prosjektets eroom. Det er marginalkostnader, dvs. kostnadene i forbindelse med en ekstra start/stopp-sekvens som beregnes i den eksisterende modellen. Blant deltakerne i prosjektet er modellen for øvrig ikke mye brukt. side 7

Videre jobbes det med bl.a. følgende -Kjøring utenfor aggregatets bestpunkt; belastninger og sløsing med vann (tapt produksjon) pga dårligere virkningsgrad -Økt sannsynlighet / risiko for svikt med store konsekvenser og følgeskader -Vannveien (utstyr i vannveien) bør tas med i modellen siden den er utsatt for slitasje ved start/stopp -Vannveien i seg selv bør også tas med fordi endret kjøremønster kan gi mer sand gjennom maskinene -Datainnsamling; kvantifisering av hvor mye kjøremønstrene har endret seg (antall starter, kjøring utenfor bestpunkt, ) -Utvide modellen slik at både marginal- og gjennomsnittskostnader beregnes Og ikke minst: Involvere BRUKERNE fra marked / produksjonplanlegging i videreutviklingen av modellen. side 8

Relaterte prosjekter [EBL \ SINTEF] Prosjektet er (som nevnt) organisert som et nytt delprosjekt under - DP2 Levetidskurver for vedlikeholdsstyring (AG2) Levetidskurver for kritiske komponenter i kraftverk og et programvareprodukt for oppdatering av levetidsdata basert på ekspertvurderinger, tilstandsdata og driftsstatistikk. DP2 omfatter bl.a. følgende aktiviteter -Spesifisere tilstandskriterier og tilstandsatlas -Etablere levetidskurver for komponenter og sviktmekanismer Historiske drifts- og feilstatistikker kan ha begrenset gyldighet ettersom de er basert på et annet kjøremønster / produksjonsregime. Tilstandskontroll / tilstandsdata, levetidskurver og fare for svikt / havari er viktig. side 9

Kilde:Verdiskapende Vedlikehold \ AG11 M1 2006-05-16 Prosjektpresentasjon.ppt Håndbøker for tilstandsfastlegging Sannsynlighet For svikt Tilstandsdata + Teknisk tilstand Idriftsettelse, rehabilitering, etc. Driftserfaringer Ekspertvurderinger TC 1 TC 2 + TC 3 T 1 T 2 T 3 T 4 TC 4 TC 5 Svikt Tid [år] side 10

Kostnader og Tekniske restriksjoner Den eksisterende beregningsmodellen er veldig detaljert, og kan / bør neppe brukes i daglig drift, men sammen med kompetanse og erfaring brukes til å lage enklere verktøy for å bestemme kjøre eller ikke kjøre. Beregnede kostnader er i stor grad spesifikke for hver maskin eller kraftstasjon. Beregnede kostnader må også betraktes som ferskvare (avhengig av maskinens tilstand, hvor sentral maskinen til enhver tid er i et nett / område, aktuell konsekvens av et havari / tilgjengelighet, ) og trenger ofte oppdatering. Arbeidet bør imidlertid stor grad vinkles mot detaljerte tekniske restriksjoner for å redusere risiko for havari og store kostnader (nedetid / vanntap og utstyrskost). Dette elementet er i liten grad ivaretatt i de foregående arbeidene. En mulighet er å velge seg ut noen hardhauser / tøffinger blant maskinene som tåler juling og med begrensede tekniske restriksjoner la dem ta støyten, mens pinglene kjøres på bestpunkt med minimalt av regulering og start-stopp. side 11

Komponenter, Belastninger\påkjenninger, Konsekvenser Generelt Ved start/stopp vil generatoren bli utsatt for termiske, elektriske og mekaniske påkjenninger pga store og ofte raske effektendringer som fører til store temperaturendringer i generatorviklingene samt store transiente svingninger. Ved start/stopp utsettes turbiner og vannvei for store mekaniske påkjenninger og slitasje avhengig av fallhøyde, vannkvalitet og turbintype. Komponenter som er mest utsatt side 12

Vannvei Kilde:TR Feilstatistikk for vannkraftaggregater og kontrollutstyr 1987-1997 Luke / ventil Varegrind Rørledning Turbin Lager Ventil Løpehjul Ledeapparat Generator Hva vil det nye kjøremønsteret føre til; Lager De samme hovedkomponentene vil feile Stator Fordelingen kan bli en annen Rotor side 13

Type belastninger avhengig av driftstilstand Sviktmekanisme -Utmatning Høyfrekvent Lavfrekvent -Kavitasjon -Erosjon Sanderosjon Kavitasjonserosjon -Korrosjon -Mekanisk slitasje -Deformasjoner -Vibrasjoner -Lekkasje -Subbing -Rivning - side 14

Konsekvenser for aggregat / hovedkomponenter The Runner; the Heart of the Turbine side 15

Litt om utmatning i høytrykks Francis løpehjul -En puls hver gang skovlen passerer ledeskovlen -Levetid avhengig av antall lastvekslinger og lastspekter; frekvens og amplituder -Eventuelt sprekker på avløp mot ring der spenningene er høyest Vanlig levetid for et løpehjul er 10 10 til 10 11 lastvekslinger, og ca 30 år. -Hva skjer med endret kjøremønster? -Får vi økt sannsynlighet for havari; mer hai i sugerøret? side 16

side 17 staært av Harry T \ 06 Markjelke-LSima-Kvilldal-Tysso2 lysbilder.ppt

Paradigmeskiftet Påstand Forholdet mellom prisen på energi (OG POTENSIELLE TAP) og kostnadene for utstyr og bemanning har endret seg vesentlig. Gamle / eksisterende maskiner -Kjørerestriksjoner og valg av tøffinger til å kjøre effekt og regulere -For tøffingene regime med med god tilstandskontroll, omfattende vedlikehold samt høy beredskap for reparasjoner og med reservedeler (også stasjoner med Francisturbiner har reservehjul!) slik at man hurtig kan få maskinen på nett igjen hvis noe går galt. Nye maskiner; Fremtidens kraftstasjoner har -Maskiner lagt ut bredt / designet for å tåle det nye kjøremønsteret -Maskiner og kraftstasjoner designet for hurtig utskifting av kritiske komponenter ( demontering nedover, god plass til håndtering, ) -Høy bemanning og kompetanse (sveisere, slipere, ) -Utskifting av kritiske komponenter, periodisk og / eller ved stor slitasje / havari -Mye reservedeler / reserve komponenter side 18

Lært på turen Dinorvig Robust utstyr; -Designed for 40 mode changes per day per unit (14.600 per year) -Actual 4.000 mode changes per year per unit + numerous load changes Høy bemanning [høyere enn sammenlignbare virksomheter]; -Egen engineering; 20 ingeniører (maskin, elektro, instrumentering, bygg) -Vedlikeholdspersonell; 7 mann døgnkontinuerlig (35 mann \ 5 skift) Very clean water; The spare runner not ever used after 25 years! side 19

side 20