Elnät i norra Sverige, Finland och Norge

Transkript

1 Elnät i norra Sverige, Finland och Norge Sverige är ett långt land där produktionen av el främst sker i norr och elförbrukningen i söder. Elen måste därför transporteras långa sträckor. Över hela landet slingrar sig kraftledningar med förgreningar ut i landet i ett finmaskigt elnät. Det är en väl utvecklad infrastruktur som har betytt lika mycket för Sveriges välstånd som våra vägar och järnvägar. Den samlade längden på det svenska elnätet räcker mer än 13 varv runt jorden, det är cirka mil långt. Av dessa är mil jordkabel och mil luftledning. Elnätet är indelat i tre nivåer; stamnät, regionala elnät och lokala elnät. Ett väl utbyggt elnät ökar leveranssäkerheten och förmågan att överföra mycket el till de områden där konsumtionen är hög samt att vi kan exportera när vi har gott om el och importera när vi har brist. Genom att underlätta och förbättra överföringsförmågan från områden med mycket vattenkraft kan vi också minska behovet av att använda fossil kraft för att producera el. Karta från Svenska Kraftnät.

2 Stamnätet På stamnätet, som ägs av staten och förvaltas av Svenska Kraftnät, transporteras elen från de stora kraftverken till de regionala elnäten. Eftersom stamnätet transporterar stora mängder el över långa avstånd är det ekonomiskt att använda höga spänningar (220 kv och 400 kv). Det svenska stamnätet är ett växelströmsnät. Det är en beprövad och avbrottssäker teknik. Ofta framförs önskemål från exempelvis markägare att alla ledningar ska grävas ned i marken. För stamnätets del kan detta alternativ användas endast i undantagsfall. Av tekniska och driftmässiga skäl är det inte möjligt att gräva ner växelströmsförbindelser på längre sträckor. Markkabel är mer komplicerat och betydligt dyrare att installera. Avbrottstiderna blir längre eftersom det tar tid att hitta och reparera fel som uppstår. Markkabel kan dock under vissa förutsättningar vara ett alternativ i tätorter där många olika intressen konkurrerar om markanvändningen. Till stamnätet är de allra största produktionsanläggningarna och regionnäten anslutna. Svenska Kraftnät är systemansvarig myndighet för el i Sverige. Det innebär att se till att Sveriges elsystem fungerar säkert på en övergripande nivå och att produktionen och importen motsvarar förbrukningen och exporten av el i hela landet. Nätverksamheten finansieras främst genom de avgifter/tariffer som ägare till regionnät och stora elproducenter betalar för att använda stamnätet. Kostnaden för systemansvaret finansieras genom intäkter från de företag som har balansansvar. Stamnätsutvecklingen måste följa samhällsutvecklingen så att de politiska ambitionerna kan fullföljas utan att nätet utgör en begränsning för dessa ambitioner. Dagens prognoser indikerar stor utbyggnad av den förnybara elproduktionen, vilket kommer att kräva investeringar i nya anslutningar och ny över föringskapacitet. Stamnäten är även förutsättningen för en gemensam nordisk och europeisk elmarknad. De krav som detta medför i form av till räcklig kapacitet och driftsäkerhet måste också tillgodoses. Regionala elnät Elen transporteras långa sträckor i stamnätet och innan den förs in i de regionala näten så tas spänningsnivån ner, den transformeras. De regionala ledningarna klara spänningar från 130 kv till 40 kv. Det är tre elnätsföretag som äger större delen av de regionala elnäten Vattenfall, E.ON och Fortum. Elintensiva industrier som smältverk och pappersbruk får oftast sin el direkt från regionnätet. Lokala elnät Lokalnäten kallas också distributionsnät och har spänningar på 40 kv och mindre. De ägs av regionnätsföretagen eller av mindre företag med lokal anknytning. De lokala elnäten tar vid efter regionnäten och skickar elektriciteten vidare till mindre industrier, hushåll och övriga användare. I dessa nät transporteras el över relativt korta avstånd. Innan elen når våra vägguttag har den stegvis transformerats ned till 230 volt, vilket är den spänning vi har i våra hem.

3 Säker och effektiv elmarknad Målet för elmarknadspolitiken är att åstadkomma en effektiv elmarknad med väl fungerande konkurrens som ger säker tillgång på el till internationellt konkurrenskraftiga priser. I det sammanhanget har regeringen särskilt pekat på att den nordiska elmarknaden är nödvändig för ett effektivt utnyttjande av de gemensamma produktionsresurserna. Flaskhalsar i det nordiska elnätet och mellan Norden och kontinenten ska därför byggas bort. Det nordiska kraftsystemet domineras av vattenkraft, främst i Sverige och Norge. Produktionen kan variera avsevärt från år till år beroende på om det är ett våtår, normalår eller torrår för tillrinningen. Det finns ett behov av att kunna balansera dessa variationer mot det kontinentala systemet, som huvudsakligen domineras av termisk kraft. Ny vindkraft planeras framförallt vid kusterna och i norra Sverige. Vindkraftexploatörernas utbyggnadsplaner är i ständig förändring. Det är många olika parametrar som sammantaget bidrar till detta, bland annat tillståndsprocesserna och börspriset för el. Sammantaget konstituerar den omfattande vindkraftsutbyggnaden ett betydande nätplaneringsproblem. Detta förhållande understryks ytterligare av att tillståndsprocesserna för att bygga ut stamnätet normalt är väsentligt längre än motsvarande processer för att ge tillstånd till själva vindkraftanläggningarna. Var utbyggnaden görs är mycket viktigt ur nätsynpunkt. En tyngd punkt i norr leder till krav på ökad överföringskapacitet i stamnätet. Men även utbyggnad i söder påverkar stamnätet, eftersom vattenkraften i norra Sverige, Norge och Finland i ökad utsträckning kommer att behöva användas som en reglerresurs. Slutligen beror utformningen av nätförstärkningarna i Sverige även på hur och var ny vindkraft byggs i norra Norge och Finland.

4 Norra Sverige I Sverige utgör elanvändningen en stor andel av den totala energianvändningen bland annat genom att Sverige har en stor elintensiv industri. Elområde SE1 omfattar Norrbottens län och en del av Västerbottens län. SE1 är glest befolkat och de större städerna Kalix, Haparanda, Luleå, Piteå och Skellefteå svarar för merparten av elområdets förbrukning. Kiruna kommun, dit en stor del av gruvnäringen är lokaliserad, har också en hög förbrukning. Snitt 1 utgör gräns mellan SE1 och SE2. Snitt 1 går från kusten mellan Skellefteå och Umeå vidare mot nordväst, för att längre inåt landet följa länsgränsen mellan Norrbotten och Västerbotten fram till norska gränsen. Snitt 1 utgörs av fyra 400 kv-ledningar och den maximala överföringskapaciteten i snittet är MW. Utöver 400 kvnätet finns det i SE 1 även ett 130 kv-nät längs Lule älv. Det nätet går parallellt med stamnätet tvärs över Sverige från den norska till den finska gränsen. Från SE1 utgår idag fyra utlandsförbindelser med växelströms. Två 400 kv-ledningar och en 220 kv-ledning går till F1 (Finland), medan en 400 kvledning går till NO4 (Norge). Karta från Vindbrukdalsland Elproduktionen i SE1 kommer till största delen från vattenkraft. Den installerade effekten i vindkraft är än så länge blygsam i SE1. Det finns ett stort intresse för att bygga ny vindkraft i Norrland bland annat på grund av goda vindförhållanden samt låg befolkningstäthet som underlättar tillstånd till att bygga större vindkraftsparker. Nätanslutning av ny vindkraft ges fortsatt hög prioritet. Sedan 2012 finns det en vägledning för anslutning av ny elproduktion till stamnätet. Den tydliggör parternas

5 rättigheter och skyldigheter under processen och vilka tidsramar som gäller för verkets handläggning av anslutningsärenden. Syftet med vägledningen är att göra beredningsprocessen mer transparent och därmed underlätta olika intressenters arbete med planering, projektering och finansiering av ny elproduktion. Nya anläggningar ska anslutas till nät med lägsta möjliga spänningsnivå. Av driftsäkerhetsskäl är det viktigt att minimera antalet nya stationer på stamnätsledningarna. Strävan är att aggregera nya vindkraftsanläggningar till större enheter om de är lokaliserade i samma geografiska område. Till stamnätet krävs en installerad transformatoreffekt om lägst 300 MW för anslutning till 400 kv-nätet. För effekter över 100 MW kan anslutning medges till 220 kv-nätet. Det största vindkraftsprojektet i SE 1 är Markbygden utanför Piteå. Tillståndsprocessen omfattar ca MW i en första etapp. Det har byggts en ny 400 kv transformatorstation i Råbäcken. Vid en fortsatt utbyggnad av Markbygden kommer ytterligare en station och en tvärledning mellan dem att behöva byggas. SE1 är ett överskottsområde där elproduktionen överstiger elanvändningen och under ett normalår uppgår elenergiöverskottet till ca 10 TWh. Det överförs huvudsakligen via stamnätet söderut till förbrukningscentra i södra Sverige. Utmaningarna i SE1 är anslutning av vindkraft, ökande nordsydligt flöde, anpassning till utbyggd elproduktion i Norge och Finland samt reinvesteringsbehov och svårigheter att ta nödvändiga avbrott. I Snitt 1 planeras seriekompensering av 400 kv-ledningarna under I Kalix/Djuptjärn planeras ny matning 400/130 kv transformering under En eventuell ny ledning mellan Sverige och Finland är inte tidssatt. Utlandsförbindelser Ett antal nätprojekt som bedömdes vara av särskilt stor betydelse för den nordiska elmarknadens funktionssätt har identifierats. Tre av dem berör Sverige, två har redan tagits i drift. Det är dels en ny 400 kv-ledning från Järpströmmen i närheten av Åre till Norge, dels sjökabeln Fenno-Skan 2 som mer än fördubblar överföringskapaciteten mellan Sverige och Finland över Östersjön. Det tredje projektet är SydVästlänken. En 400 kv-ledning från Stenkullen (Göteborg) kommer att åtgärda begränsningarna i Västkustsnittet. Dessa innebär att transiteringen av el från kontinenten till Norge via västkusten måste begränsas även när elförsörjningen är ansträngd i södra Norge. Ny vindkraft planeras nästan överallt i Norden men framförallt vid kusterna och i norra Sverige och Norge. Ny småskalig vattenkraft planeras i Norge. I Finland planeras två nya kärnkraftsreaktorer, varav den ena lokaliseras till norra Finland. Baltikum, Tyskland, Danmark och Polen kommer att vara de största potentiella importörerna av elproduktion från Norden. Utan nya utlandsförbindelser finns en risk för att produktion blir instängd i Sverige och Norge. Generellt finns en trend som innebär större och mer snabba variationer i effektflödena i Europa. Detta är främst en följd av en ökad andel vindkraft och solkraft. Behovet av reglerkraft ökar därmed avsevärt. Nya utlandsförbindelser medför i sin tur ökad överföring i stamnätet. Det sätter fokus på de interna svenska överföringssnitten, som i vissa driftsituationer kan vara begränsande. Det interna behovet av nätförstärkningar måste ses över. Det gäller inte bara över snitten utan också lokalt i de områden där nya produktionsanläggningar och utlandsförbindelser ska anslutas. I det här sammanhanget spelar de norska nätutvecklingsplanerna en viktig roll. Statnett (Norges motsvarighet till Svenska Kraftnät)har planer på flera nya utlandsförbindelser. Samtidigt har de norska marginalerna i driftskedet minskat

6 under en följd av år, ett antal ganska omfattande nätförstärkningar måste göras i Norge innan nya utlandsförbindelser kan tas i drift. De pågående uppgraderingarna av ledningsnätet på Sørlandet ligger fast och ges nu högre prioritet. Svenska Kraftnäts stora utmaning är att kunna bedöma vilka av de många utbyggnadsprojekten som kommer att realiseras. Därtill kommer att ledtiderna för att bygga kraftledningar är betydligt längre än ledtiderna för att bygga vindkraftsparker. Ny produktion i SE1 och SE2 påverkar därför överföringen i hela det svenska kraftsystemet, eftersom överskotten måste överföras till underskottsområden. Utmaningen med ny vindkraft i norra Sverige ligger således inte bara i dess anslutning, utan även i att förstärka kapaciteten för överföring söderut. Även utbyggnaden av elproduktionen i de norra delarna av Finland och Norge har stor påverkan på överföringsbehovet i det svenska stamnätet. Inte minst gäller detta om Fennovoima bygger en ny kärnkraftsreaktor i Norra Österbotten. Den kommer då att placeras i Pyhäjoki, som ligger endast 16 mil från Skellefteå, och generera i storleksordningen MW. I finska Lappland och Norra Österbotten planeras även vindkraft på i storleksordningen MW. I de tre norska fylkena Finnmark, Troms och Nordland finns planer på MW vindkraft. Norge Det norska nätet är svagt i norra Norge och Statnett planerar därför en ny, drygt 50 mil lång, 420 kvledning från Ofoten via Balfjord upp till Hammerfest. Sammantaget kommer det nord-sydliga flödet genom de svenska snitten att öka till följd av den förväntade utbyggnaden av produktionskapaciteten i Barentsregionen. Elanvändningen i NO4 väntas öka till följd av ökat behov av el till petroleumindustrin och till gruvnäringen. Även efter utbyggnaden med den nya 420 kv-ledningen från Ofoten till Hammerfest kommer det att finnas brister i norra Norges försörjningssäkerhet. Ett avbrott på ledningen Ofoten Porjus innebär att all elproduktion och all elanvändning i norra Norge kommer att bero på denna enda drygt 50 mil långa, radiella förbindelse. För att öka den norska försörjningssäkerheten vill man bygga en ny parallell ledning från Ofoten i NO4 till Ritsem och Porjus i SE1. Alternativet skulle vara en ny ledning till NO3, som är ett elunderskottsområde. Framkomligheten söderut är dock dålig i Norge och förbindelsen skulle sannolikt behöva byggas som

7 en sjökabel med högspänd likström efter norska kusten. En förstärkning mellan SE1 och NO4 har följaktligen studerats, men den svenska energi- och effektbalansen kommer att vara mycket stark i SE1, vilket gör att en kapacitetsförstärkning till NO4 inte är prioriterad från svensk sida. Eftersom produktionen i NO4 och SE1 huvudsakligen består av vattenkraft är risken dessutom överhängande för att områdena har hög respektive låg elproduktion samtidigt. Finland Precis som i Sverige är elektricitet är en bastjänst för alla som bor i Finland. I Finland finns ungefär tre miljoner elkonsumenter och fyra hundra elproducerande kraftverk. Finland har elförbindelser med Sverige, Norge och Ryssland. Även Finlands elnät är en del av det gemensamma nordiska elsystemet och elmarknaden. Elnätet består av stamnät, regionnät och distributionsnät. Stamnätet används med långa överföringsförbindelser och höga överföringseffekter. Stamnätets kraftledningar är totalt ca km. Eftersom användningen av jordkablar på de långa överföringsavstånden skulle bli för dyrt är stamnätets ledningar till största delen byggda som luftledningar. Regionnäten ansluter till stamnätet och överför elektricitet regionalt medans distributionsnäten kan använda stamnätet via regionnätet eller ansluta direkt till stamnätet. Skillnaden mellan region- och distributionsnät är spänningsnivån. Regionnäten fungerar med en spänning på 110 kilovolt, distributionsnäten med 20, 10, 1 eller 0,4 kilovolt. Högspänningsnätens ( kv) totala längd är ca kilometer, medelspänningsnätens kilometer och lågspänningsnätens kilometer. Högspänningsnäten, stam- och regionnätet, har byggts som luftledningar, medan cirka 35 procent av lågspänningsnätets och omkring 11 procent av medelspänningsnätets kablar finns i jord och vattendrag. Under de senaste åren har jordkablarnas andel snabbt börjat växa. Mellan åren ökade jordkablarnas totala andel med ungefär en tredjedel. Svenska Kraftverks motsvarighet i Finland heter Fingrid Oyj och de övervakar och utvecklar Finlands stamnät. De äger även största delen av nätverkets utlandsförbindelser. Bolaget ägs av finska staten och samt av de största finländska försäkringsbolagsgrupperna. Region- och distributionsnäten sköts däremot av omkring hundra olika elnätföretag. Både från finsk och från svensk sida har men sett över behovet av en ledning mellan länderna. Elmarknadsnyttan av ledningen är helt beroende av kapaciteten i det interna finska snittet, P1. Utan förstärkning av P1 går nettoflödet på årsbasis från Finland till Sverige. Med förstärkning av P1 går nettoflödet i stället mot Finland med minskad belastning på de svenska snitten 1 och 2 som följd. Från svensk sida anse det därför nödvändigt att P1, snitt 1 och snitt 2 förstärks innan en ny 400 kvledning byggs mellan länderna. En förstärkning av P1 är beslutad och ytterligare en förstärkning finns i planerna. Även förstärkningar av snitt 1 och snitt 2 är planerade. Behovet av ledningen uppstår främst till följd av finska investeringar i ny kärnkraft. Det finns en gammal 220 kv-ledning mellan Ossauskoski i FI och Kalix i SE1 som kommer att avvecklas. En ny station, Djuptjärn, kommer därför att byggas på ledningen Svartbyn Keminmaa. Den föreslagna 400 kv-ledning mellan F1 och SE1 är inte tidssatt.