Wind power penetration levels impact on net load variations using an inverse grid model

Typ
Examensarbete för masterexamen
Program
Publicerad
2019
Författare
Weihs, Erik
Modellbyggare
Tidskriftstitel
ISSN
Volymtitel
Utgivare
Sammanfattning
De senaste åren har förnyelsebar energiproduktion och integration av intermittenta en-ergikällor ökat i det nordiska elsystemet (NPS) och ersätter de åldrande kärnkraftverken. För att adressera problemet angående en lägre mängd tröghetsmassa i elsystemet föreslår rapporten en elnätsinversmodell av elsystemet med guvernör och anläggningskonfigura-tioner för olika generationsblandningar i Norden. Syftet med elnätsinversmodellen är att utvärdera hur nettolastvariationerna, och därmed frekvenskvaliteten, påverkas av olika tröghetsestimeringar och väderår för olika scenarier för år 2040. I NPS består frekvensbe-gränsningsreserven för normal operation till mestadels av vattenkraftverk och modelleras av en hydroflotta med motsvarande turbintyper baserat på installerad kapacitet per land. Genom att använda estimerad produktionsdata för 2040 kan olika scenarier utvärderas utifrån systemets regleringsstyrka, tröghetsestimeringar och olika väderår. Tröghetsupp-skattningen visade en minskad kinetisk energi från i genomsnitt 223 GWs 2019 till 175 GWs år 2040. Scenariot 2040ref har utvecklats av de nordiska TSO:erna som ett gemensamt referensscenario och bygger på estimerad produktionsdata för 2040. Scenariot visade en högre frekvensvariation utanför det normala bandet 50±0.1 Hz, vilket medför en försämrad frekvenskvalitet. Antalet händelser för den utvärderade timmen ökade från 0.4% till 5.0%, vilket indikerar att antalet händelser utanför det normala bandet ökar avsevärt för det lä-gre tröghetsförhållandet, för samma regleringsstyrka. Väderkänslighetsanalysen visar att inflödet av vatten, väder och temperatur under de olika åren väsentligt påverkar uppskat-tningen, där antalet händelser varierade mellan 1.1 – 5.0%. Från känslighetsanalysen av reglerstyrkan för 2040ref scenariot observeras att förhållandet mellan reglerstyrkan och den kinetiska energin ger en acceptabel indikation av hur mycket regleringsstyrka som behövs för att tillgodose en minskad tröghet i NPS. Eftersom modellen av hydroflottan omfattar FCR-N krävs dock ytterligare arbete för att ta hänsyn till instabilitetsproblem som kan uppstå genom en alltför hög reglerstyrka och samordning med andra frekvensreservpro-dukter i Norden. Resultaten ger en värdefull grund för att indikera hur frekvenskvaliteten och den totala kinetiska energin i Norden kan komma att förändras inom överskådlig framtid.
Beskrivning
Ämne/nyckelord
Nordiska elsystemet, elnätsinvers, frekvensstyrning, scenario 2040, tröghet-sestimering, elektroteknik
Citation
Arkitekt (konstruktör)
Geografisk plats
Byggnad (typ)
Byggår
Modelltyp
Skala
Teknik / material