SG + Hållbara IT = sant?

Transkript

1 SG + Hållbara IT = sant? Jimmy Ehnberg Projektkoordinator för smart nät Avd. för Elteknik Inst. för Energi och MIljö Jimmy Ehnberg Ph.D. Chalmers, Elteknik Jimmy.ehnberg@chalmers.se Vad är Smarta nät? 1

2 Smart grid Electricity networks that can intelligently integrate the behaviour and actions of all users connected to it - generators, consumers and those that do both - in order to efficiently deliver sustainable, economic and secure electricity supplies. ETP SmartGrids "Integrated array of technologies, devices and systems that provide and utilize digital information, communication and controls to optimize the efficient, reliable, safe and secure delivery of electricity The Electric Power Research Institute (EPRI) The integration of power, communications, and information technologies for an improved electric power infrastrucutre serving loads while providing for an ongoing evolution and end-use applications IEEE Smarta nät enligt Jimmy Ökad effektivitet i elnätet Utnyttja befintlig infrastruktur mer Nya produkter Nya användningsområden för befintliga produkter Nya strategier Tåla jämföras med andra energikällor Välja dem mest effektiva Välja den billigaste, det kan variera 2

3 Effektivitet Varför SG? Miljö Integration av förnybar energi Mindre förluster etc. Resurser Mindre mark i anspråk Mindre råmaterial Syns mindre Mindre EMF etc. Ekonomi Mindre förluster Styra förbrukning Köpa billigt Minska behovet reglerkraft etc. Smarta nät paradigmskifte för elnätet Konsumtionen varierar och produktionen anpassar sig Produktionen varierar och konsumtionen anpassar sig 3

4 Demand side management, DSM (laststyrning) Låta lasten reagera tillgången på el/elpriset Avlasta nätet vid kapacitetsbrist Låt lasten hjälpa nätet vid fel. Laster som är aktuella Stora värmepumpar Elvärme i hus Diskmaskin Tvättmaskin Ladda elbilen Industriella processer (elenergikrävande) Distribuerad genering, DG Kunna producera nära belastningen Använda befintlig infrastruktur, elnät, tak, väggar etc Små anläggningar, kapital från annat håll. Främst sol, vind och småskalig vindkraft. Minska CO 2 utsläpp 4

5 Delar elsystem Ökande storlek Delar elsystem Ökande storlek IKT i elsystemet idag Skydd (egna fiber) Transmissionsnät Styrning, övervakning (egna nät) Skydd (egna fiber) Regionnät Styrning, övervakning (egna nät) Lokalnät Styrning, övervakning (egna nät) 400 V-nät Kommunikation med Ökad mängd data kunder (Internet) Minskade säkerhetskrav Minskade hastighetskrav Högre krav på integritet Fokus för IKT i elsystemet för morgondagen enligt J Skydd (egna fiber) Transmissionsnät Styrning, övervakning (egna nät) Skydd (egna fiber) Regionnät Styrning, övervakning (egna nät) Lokalnät Styrning, övervakning (egna nät) 400 V-nät Kommunikation Ökad mängd data med/mellan kunder Minskade säkerhetskrav (Internet) Minskade hastighetskrav Högre krav på integritet 5

6 Två exempel där IKT behövs för effektivare drift av elnätet. Dynamic rating Luftledningar Kablar Transformatorer Ellager Dynamic rating När utnyttjar vi vårt system som hårdast i Sverige? Luftledningar Kablar Transformatorer Utnyttjar våra komponenter mer utan att påverka livslängd. 6

7 Dynamic rating luftledningar Mätning av temperatur och vindhastighet längs luftledningen och på så sätt bedöma hur mycket man kan lasta ledningen. T.ex. ISCM Overhead Line Monitoring (Siemens) Öka kapaciteten (extra % enligt Siemens) Intressant för tex. anslutning av vindkraft Studeras av Vattenfall, E-on och Fortum oring_brochure_en.pdf Dynamic rating kablar Mätning av temperatur längs kablar. (framtiden även spänning, nedhäng) Längsgående optisk fiber (30-40 ksek/km) Mät- och analys-instrument ( ksek) Används för kritiska kablar men skulle vara intressant även för parallella kablar, framförallt i reservdriftfall. Exempel vindkraft. 7

8 Dynamic rating transformatorer Mätning av temperatur i hot spots och reglering efter det. Redan nu men fortfarande statiskt: SvK TR Transformatorer skall kunna överbelastas till 125 % av installerad effekt under 2 timmar vid +25 C kyltemperatur utan att skadas. 105 % märkspänning kontinuerligt 140 % märklast några timmar 180 % märklast enstaka timmar OBS: Lindningsomkopplare Taheri S., Gholami A., Fofana I, Taheri H, Modeling and simulation of transformer loading capability and hot spot temperature under harmonic conditions, Electric Power Systems Research, Volume 86, May 2012, Pages 68-75, ISSN Energilager i distributionsnät Network BESS Medium or Low Voltage Switchgear BESS Enclosure CSS BESS Pilot i Falköping Step-up or Isolation Transformer (Optional) 800kVA 20/0.4kV LV 3 Inverters DC/AC 0.4kV CT Trx 110kVA 0.4/0.23kV Dry-type Batteries PQF 3 CT Control System 3 2 Li-Ion BMS CIRED 22 nd International Conference on Electricity Distribution, Stockholm, June 2013 Paper

9 Energilager i distributionsnät (2) Charging of the BESS Discharging of the BESS 400 Power [kw], [kvar] P_trafo_with_BESS Q_trafo_with_BESS P_trafo_without_BESS Q_trafo_without_BESS Hours CIRED 22 nd International Conference on Electricity Distribution, Stockholm, June 2013 Paper 1172 Tack för er uppmärksamhet Frågor? Jimmy Ehnberg Elteknik Energi & Miljö jimmy.ehnberg@chalmers.se