Från N 1-kriteriet till en planering och drift av kraftnätet, grundad på sannolikheter

Transkript

1 Från N 1-kriteriet till en planering och drift av kraftnätet, grundad på sannolikheter Gothia Power jubileumsseminarium den 19 november Liisa Haarla Aalto Universitet / Fingrid Oyj

2 Innehållet N 1 kriteriet Nästan alla använder N 1, varför? Varför vill man ersätta N 1? Ett exempel på en sannolikhetsbaserad metod Forskning som letar efter sannolikhetsbaserade metoder Hinder Mot sannolikhetsbaserade metoder Slutsats 2

3 N 1

4 N 1 Systemet bör tolerera ett tillfälligt och möjligt fel och bortkoppling av en komponent Deterministiskt kriterium Flera definitioner av kriteriet De flesta nätbolagen i världen följer N 1 kriteriet Ledningsfel Brytare 4

5 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec N 1 Man får en varierande säkerhet Lätt att använda och förstå Förhindrar inte storstörningar Felfrekvensen för 400 kv ledningar (1/år) i Finland enligt 30 års data) [1] 5

6 Varför vill man ersätta N 1 med sannolikhetsbaserade metoder? Mer effektiv användning av nätet Mer kapacitet till marknader More efficient grid use More transmission capacity given to the market Mindre kapacitet till reserver, mer till kraftöverföring Man skulle få ett estimat av pålitlighet Less capacity given to the reserves and more capacity to power transmission Probabilistic methods would enable an estimate of the reliability Antal svar Mer vind och annan varierande produktion Increase in wind or other variable production [2] 6

7 Sannolikhetsbaserad överföringskapacitet Estimat av en storstörning i Finland [1/år] [1] 0,001 Överföring från Sverige till Finland i norr 1 0,1 0, Överföring från Finland till Sverige i norr Probabilistiska metoder: Nätbolagen använder dessa inte (ännu) mycket Kan åstadkomma en bättre användning av systemet I princip kan leda till en säkerhet som är tillräcklig Svår att använda, komplicerad, behöver mycket data (som inte finns?) 7

8 N 1 säker överföringsområde Sannolikhetsbaserad överföringskapacitet Estimerade intervaller mellan systemkollaps i olika månader Felfrekvenser varierar, leder densamma överföringen till olika intervaller under olika månader Mindre överföringskapacitet till marknaden under sommaren om man skulle vilja ha en jämn frekvens Överföring från Finland till Sverige Överföring från Sverige till Finland >200 T >20 >50 Jan >200 T >500 Feb >50 Mar >200 Apr >50 May >20 >200 Jun T <5 T >5 T >20 Jul T >50 Aug >5 >5 T <5 >50 Sep >20 >50 T >200 T >500 Oct Dec Nov [1] 8

9 Forskning och utveckling itesla : "...of the pan-european electricity transmission network....carry out operational dynamic simulations in the frame of a full probabilistic approach, thus going further that the current N-1 approach..." [3] GARPUR : GARPUR: "Generally Accepted Reliability Principle with Uncertainty modelling and through Probabilistic Risk assessment" [4] Billinton 1970 Billinton & Allan

10 Vad förhindrar nätbolagen att använda probabilitetsbaserade metoder? Komplicerade beräkningar Metoder är svåra att förstå Det finns inte metoder Förändringen skulle ta mycket tid Motstånd till ändring Inte data, inte exakta data, inte pålitliga data Det skulle vara svårt att legitimera till samhället Regleringen Inte erfarenhet av sannolikhetsbaserade metoder [2] 10

11 Mot sannolikhetsbaserade metoder 11

12 Sannolikhetsbasserade metoder från 1990-talet och 2000-talet Nordel 1992: Man accepterade större konsekvenser efter mer allvarliga och sällsynta fel Regeländringar: Från 2005 i Nederländerna har man kunnat förbigå N 1 om kostnaderna är större än nyttan [5] Från 1995, avbrott av elförsörjning bör registreras och rapporteras till Norges vassdrags- og energidirektorat 12

13 NERC räknar ett riskindex för varje dag NERC Daily Severity Risk Index (SRI) Sorted Descending by Year with Historic Benchmark Days [6] 13

14 Brasilien: robusthet av systemet RMCS Antal N 1 störningar utan lastbortkoppling Antal N 1 störningar RSIN Antal störningar utan lastbortkoppling Antal störningar [7] 14

15 Förestående felfrekvens till alla komponenter i samma klass Nya Zeeland: både deterministiska och sannolikhetsbaserade metoder Nätpålitlighetstandard (Grid Reliability Standard) använder en probabilistisk procedur där risken för ett nätfel är balanserad mot kostnaderna av felet [8, 9] I 2008 publicerades External Peer Review of Grid Reliability Standards in New Zealand av Strbac och Djapid från Imperial College[10] Transpower uppdaterar sannolika händelser åtminstone en gång vart femte år, figuren från 2009 [11] ,2 0,001 0,01 0, Förestående felfrekvens per komponent 15

16 Slutsatser Forskningen har redan medfört metoder och det finns ett stort intresse att fortsätta den utvecklingen Nätbolagen tycker att sannolikhetsbaserade metoder är komplicerade och inte mogna att det inte finns tillräckligt med data Dock några nätbolag har redan tagit steg till sannolikhetsbaserade metoder och de ser ett behov att börja använda dem Troligen kommer det att vara olika varianter av sannolikhetsbaserade metoder 16

17 Källor [1] Jarno Lamponen, Liisa Haarla, Ritva Hirvonen: Towards Defined Security by Identifying and Quantifying Power System Failure Sequences - Case Example with the Finnish Power System. 2014, PMAPS 2014 Durham England July 2014 [2] GARPUR Consortium D2.1: Current practices, drivers and barriers for new reliability standards. 7th framework programme, EU Commission grant agreement , Available at: [3] [itesla] [4] [5] de Nooij, M.; Baarsma, B.; Bloemhof, G.; Slootweg, H.; Dijk, H. Development and application of a cost-benefit framework for energy reliability. Using probabilistic methods in network planning and regulation to enhance social welfare: The N-1 rule. Energy Economics, vol. 32, no. 6, pp , 2010 [6] NERC. State of Reliability. May Available at: [7] Cisneiros S. J. N.; Gomes, P.; Brasil D. O. C.; Brasil, S. S. C. Brazilian power system: criteria, operating standard metrics and performance indicators. CIGRE Session Paper C2-201_2010. Available at [8] New Zealand electricity Authority. Grid Code [9] NZ Electricity Commission. Noted from the Chair, May [10] Goran Strbac and Predrag Djapic (Imperial College ). External Peer Review of Grid Reliability Standards in New Zealand. Summary Report. [11] New Zealand electricity Authority. System operation and grid planning standards. Från mötet 18 august