PLENUMSMØTE KRAFTSYSTEMUTREDNINGER Molde 31. oktober 1. november 2006 Sårbarhet i kraftnettet eksempel Sør-Norge 250 000 uten strøm i 8-12 timer, hva skal til? Kjetil Uhlen, Gerd H Kjølle, SINTEF Energiforskning Kjetil.Uhlen@sintef.no 1
250 000 uten strøm i 8-12 timer, hva skal til? Svar: Vet ikke! (fryktelig vanskelig spørsmål) Hvorfor? Hvordan øke kunnskapen? 2
Hva er risikoen for omfattende avbrudd? (uønskede/kritiske hendelser) Sannsynlighet Konsekvens Lokale områder - avbrudd hyppige hendelser?? Større områder - sammenbrudd sjeldne hendelser 3
Innhold Hva har vi gjort? Litt generelt om risiko- og sårbarhetsanalyse Forslag til metodikk Eksempler (som kanskje illustrerer hva som skal til ) 4
Hva har vi gjort? Vulnerability of the Nordic Power System Prosjekt våren 2004 Rapport på oppdrag fra EBL og Nordisk Råd (TR A5962) 5
Hva har vi gjort? Sårbarhet i kraftnett en forstudie (2005) Er sårbarheten i kraftnettet økende? Problemstillinger Forslag til metodikk for å analysere sårbarhet og case Utfordringer og forslag til FoU-prosjekt 6
Sårbarhet - definisjon Sårbarhet er et uttrykk for et systems manglende evne, eller redusert evne, til å motstå uønskede hendelser, begrense konsekvensene, og til å gjenopprette funksjonene etter hendelsen. Def. benyttet i sårbarhetsanalysen av kraftsystemet i Norden (TR A5962 ) 7
Sårbarhet og risiko Sårbarhet identifiseres/evalueres vha risikoanalyse. Ikke bare knyttet til ekstreme hendelser som blackouts.. I den nordiske sårbarhetsanalysen definerte vi Risko for energiknapphet Høye priser Risiko for effektknapphet Rasjonering / planlagt utkobling Risiko for feil og avbrudd Blackouts 8
Risiko = Sannsynlighet x Konsekvens Hva er risikoen for omfattende avbrudd? Sannsynlighet Konsekvens Lokale områder - avbrudd hyppige hendelser?? Større områder - sammenbrudd sjeldne hendelser 9
Utgangspunkt metodikk i nordisk sårbarhetsanalyse Identification of unwanted situations Description of causes and probabilities Classification of consequences Hva kan gå galt? Hvor sannsynlig er det? Hva er konsekvensene? Risk and vulnerability evaluation Identification of barriers to handle the vulnerability Identification of possible actions Reporting Flytskjema brukt i sårbarhetsanalysen for kraftsystemet i Norden. TR A5962, TR A5968 10
Kartlegging av sannsynligheter Årsaker: Klimatiske forhold Tekniske feil Menneskerelaterte feil Drifts- og vedlikeholdsrutiner Dimensjoneringskriterier, nettstruktur Kvantifisering - underlag: 1. Feilstatistikk 2. Ekspertvurderinger 3. Tidligere hendelser (ideer fra) 11
Klassifisering av sannsynligheter Sannsynlighets- (frekvens-) kategori Meget sjelden Sjelden Uvanlig Vanlig Beskrivelse Sjeldnere enn 1 pr 100 år 1 gang pr 100 år eller oftere 1 gang pr 10 år eller oftere 1 gang pr år eller oftere 12
Hvordan måle/kvantifisere konsekvenser? Indikatorer: Antall mennesker berørt Varighet av hendelsen/situasjonen (timer) Belastning utkoplet (MW) Ikke levert energi (MWh) Avbruddskostnad (samfunnsøkonomisk, kr) Reparasjons- og materiellkostnader (kr) Kvantifisering underlag/metodikk: 1. Simuleringer 2. Ekspertvurderinger 3. Tidligere hendelser (ideer fra) 4. Feilstatistikk (eventuelt) 13
Klassifisering av konsekvenser - eksempel 12000 10000 Minor-Moderate Moderate-Major Major-Critical Critical-Catastrophic 8000 Catastrophic MW 6000 Critical 4000 2000 Major 0 Minor Moderate 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Vulnerability of the Nordic Power System. Main report. 2004 (TR A5962) Hours 14
Risikomatrise og akseptkriterier Sannsynlighet Vanlig Høy risiko ikke akseptabelt Uvanlig Sjelden Meget sjelden Lav risiko akseptabelt Middels risiko Tiltak vurderes Mindre Moderat Større Kritisk Katastrofal Konsekvens 15
Hva slags hendelser kan gi omfattende avbrudd? 1) En eller få samtidige feil i sentralnettet i kombinasjon med uheldige omstendigheter eller anstrengt driftssituasjon Eksempler: Vernfeil, kraftsystemenheter ute for vedlikehold, N-1 kriteriet ikke oppfylt, høy belastning, høy import/eksport, tørrår... Eksempler: Sverige/Danmark 2003, Vestlandet 2004 2) Ekstreme værpåkjenninger som medfører omfattende havarier og reparasjonsarbeid i S-, R-, D-nett Eksempler: Vind, vind + trefall, snø/is, torden Eksempler: Frankrike 1999, Sør-Sverige 2005, Canada 1998, Nordvestlandet 1992 Informasjonssvikt, beredskapssvikt som medfører komplisert og kaotisk gjenoppbygging kan utvide konsekvensene 16
Eksempler på tidligere hendelser Land og årstall Kostnad for samfunnet Antall sluttbrukere berørt Varighet Utkoplet effekt MW Sverige/ Danmark 2003? 2 mill. i S og 1,9 mill i DK 2,1 t (midlere) 6550 ILE 18 GWh Vestlandet 2004? 500 000 0,5 t (midlere) 2400 ILE 1,2 GWh Canada 1998 3 milliarder $ 1,6 mill 2 4 uker 8000 ILE 1 TWh Frankrike 1999 11,5 milliarder Euro 1,4 3,5 mill. 2 dgn 2 uker stip snitt: 100 t 4000 (stip) ILE 400 GWh Sør-Sverige 2005 4 milliarder SEK 660 000 1 dgn - 5 uker stip snitt: 80 t 1400 (stip) ILE 111GWh Nordvestlandet 1992 1 milliard kr 300 000 1 5 døgn stip snitt: 45 t 330 (stip) ILE 15 GWh 17
Klassifisering av konsekvens - eksempler 12000 Canada 1998 stip: 125 timer, 8000 MW Sverige 1983 MW 10000 8000 6000 4000 2000 0 Moderat Større Kritisk Katastrofal 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Klassifisering fra sårbarhetsanalysen av det nordiske kraftsystemet 2004 Timer Frankrike Helsinki 1999 2003 stip: 100 timer, 4000 MW Sør-Sverige/ Østre Danmark 2003 Sør-Sverige Vestnorge 2005 2004 stip: 80 timer, 1400 MW Nordvestlandet 1992 stip: 45 timer, 330 MW Østlandet 2003 stip: 20 timer, 150 MW Stipulert veid gj. snittlig varighet 18
Case: Utfall av områder i Sør-Norge 250 000 mennesker berørt i 8 12 timer Kritisk > 200 mill kr Møre og Romsdal Sør-Trøndelag Hordaland - Bergen Rogaland - Stavanger Østlandet - Oslo 19
Det er sannsynlig at noe usannsynlig vil skje: 1. Hva kan skje? 2. Hvor sannsynlig er det? 3. Hvis det skjer hva blir konsekvensene? Utfordring: Identifisere det utenkelige, usannsynlige, som kan ha potensialer til å medføre ekstreme konsekvenser 20
Hva kan skje i de ulike områdene? Grovanalyse? (Ekspertvurderinger) Detaljerte analyser? (Simuleringer) Møre og Romsdal Sør-Trøndelag Hordaland - Bergen Rogaland - Stavanger Østlandet - Oslo Konklusjon: Ekstremt vær må til for at varigheten skal bli 8 12 timer 21
Utfall av områder i Sør-Norge som berører mer enn 250 000 mennesker i 8-12 timer. Eks: Østlandet - Osloområdet To eller flere uavh. feil i R- eller S-nettet Enkeltfeil i R- eller S-nettet med følgefeil Feil i nettet kombinert med feil på vern Høy import, høy belastning og utilgjengelig produksjon Ekstremt vær som rammer sentrale ledninger i S-nett, eller R-nett og D-nett i større områder f > 1 g pr 4. år v < 1 2 t Bel: 500 1500 MW f > 1 g pr 10. år v < 1 3 t Bel: 1000 3000 MW f > 1 g pr 100. år v > 8 12 t Bel: 1000 5000 MW Strømbrudd 250 000 mennesker 8-12 timer eller og 22
Konsekvenser ved utfall 12000 Tidligere hendelser i Norden Sverige 1983 Helsinki 2003 MW 10000 8000 6000 Case Kritisk Katastrofal Sør-Sverige/ Østre Danmark 2003 Vestnorge 2004 Hordaland - Bergen Østlandet - Oslo Rogaland - Stavanger Møre og Romsdal 4000 2000 0 Større Moderat 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Timer 23
Risiko for utfall i ulike områder Konsekvenser (MWh) 100 1000 10000 100000 1 lav risiko middels risiko høy risiko uvanlig Hordaland-Bergen 1 Hordaland-Bergen 2 Frekvens (antall år) 0.1 0.01 sjelden Hordaland-Bergen 3 Østlandet-Oslo 1 Østlandet-Oslo 2 Østlandet-Oslo 3 Rogaland-Stavanger 1 Rogaland-Stavanger 2 meget sjelden Møre og Romsdal 1 Møre og Romsdal 2 0.001 mindre moderat større kritisk katastrofal Lav middels risiko i alle delområder 24
Utfordringer i sårbarhetsanalyse av kraftnett Hvor går grensen mellom såkalte normale og ekstreme variasjoner? Hvor store områder eller hvor mange mennesker må være berørt for at en situasjon skal oppfattes som sårbar? ( akseptkriterier) Hva er en hensiktsmessig inndeling i sannsynlighetskategorier? Hva er en hensiktsmessig inndeling i konsekvenser og risikogrupper? Finnes det tilpassede metoder og analyseverktøy osv.? Hvordan virker de enkelte komponenter og nettområder sammen på systemnivå? 25
Utfordringer hva har vi lært? Feil- og avbruddsstatistikken viser omtrent status quo, men visse trekk gir grunn til bekymring Vi trenger å forbedre datagrunnlaget og fremskaffe gode indikatorer, metoder og modeller for å kunne: Frambringe kunnskap og grunnlag for å styre og kontrollere leveringspålitelighet og sårbarhet Alder, reinvesteringstakt og antall årsverk er ingen gode indikatorer! 26
Arbeidet med å framskaffe kunnskap om sårbarhet i kraftnett fortsetter : Utfyllende analyser av feil- og avbruddsstatistikk i 2006 pågår Planlegger langsiktig FoU-prosjekt fra 2007 Utvikle indikatorer og målestokker, metoder, modeller, beslutningsstøtte... Bransjen inviteres til å delta! komponent nettområde kraftsystem 27
Takk for oppmerksomheten! 28