Sjøkabelalternativet i Hardanger Utvalg 2: Virkninger for kraftsystemet ved kabling

Transkript

1 Sjøkabelalternativet i Hardanger Utvalg 2: Virkninger for kraftsystemet ved kabling Medlemmer i utvalget: Professor Göran Andersson (leder) Swiss Federal Institute of Technology, Zurich Professor Liisa Haarla Aalto University School of Science and Technology, Helsinki, Finland Professor em. Arne T. Holen, NTNU, Trondheim Utvalgets fagsekretær: PhD student Emil Johansson, Institutt for elkraftteknikk, NTNU

2 Mandat 1. Vurdere hvilke virkninger sjøkabelalternativer på strekningen fra Simadalen til Kvam vil ha på systemtekniske forhold. 2 Vurdere om en eventuell økt bruk av sjøkabler i nettet som helhet, gir akseptable systemtekniske virkninger. 3 Konsekvensene for fremdrift og kostnader i Statnetts nettutviklingsplaner ved en eventuell økt bruk av sjøkabler i andre sentralnettsprosjekter. 4 Konsekvensene for nettariffene skal anslås. (Utvalg 4) 5. Konsekvenser økt kabling kan ha for mulighetene til å knytte til ny fornybar kraftproduksjon som småkraft og vindkraft. 2

3

4

5

6 Ny Hardangerbro

7

8

9 Påverkan på kraftsystemet av förbindelse Sima Samnanger A. Effektflöde i Bergenområdet B. Tillförlitlighet i Bergenområdet 9

10

11

12

13

14 Dagens system Figur 5.2 Antall timer med redusert driftsikkerhet inn mot BKK-området [4] Info tilgjengelig sommeren Benyttet av Utvalg 2 14

15 Publisert av Statnett ultimo januar 2011

16 Vinteren 2010: Øke importen til BKK området (fravike N-1) eller spare vann (minske risiko for rasjonering)? NOK 35 mill brukt til spesialregulering i perioden desember februar 2010 for å opprettholde (N-1), dvs Statnett benytter regulerkraftlisten i BKK området for å øke produksjonen slik at man tåler utfall av enten den sørlige eller den nordlige innføring til BKK området. 22.februar-11.mars: Sparer vann og øker import ved å dele driften. Den nordlige og sørlige innføringen forsyner hver sin del av området. En enkelt feil på en av linjene mellom Aurland i nord og Blåfalli i sør ville ha gitt omfattende utkobling knyttet til den radial der feilen oppstår. Økning av import uten deling av drift, kunne gitt overlast, kaskadering og større omfang av utkobling.

17 Sannolikhet för avbrott: F(t)=1- e -λt [%] sannolikhet för avbrott under perioden 22 feb - 24 mars sannolikhet för avbrott under perioden 22 feb - 11 mars Dagens system 0 10/02/22 10/03/04 10/03/14 10/03/24 10/04/03 10/04/13 10/04/23 10/05/03 10/05/13 10/05/23 Figur 3.1 Sannolikhet för avbrott under period med delad drift i Bergenområdet vintern

18 Hva skal til for å gi forsyningssvikt? Ser på situasjonen før driften (eventuelt) deles 1. Linjefeil, nordlige eller sørlige innføring fører til svekket importkapasitet. Beskrives ved feilfrekvens og reparasjonstid for linjer/kabler. 2. Ikke nok lokal produksjon i området til at denne sammen med importen dekker lasten. Dette beskrives ved en sannsynlighet p, forankret i antall timer per år en slik situasjon forventes å inntreffe. 3. To scenarier: 1. Gjennomsnitt av årene , dvs tar bort ekstremåret Gir p = Ekstremåret er typisk. Gir p = 0.15 (basert på knapt 1400 timer, observert per juli 2010)

19

20 Dagens system Figur 5.2 Antall timer med redusert driftsikkerhet inn mot BKK-området [4] Info tilgjengelig sommeren Benyttet av Utvalg 2 20

21 Dagens system 60 p = 0.03 Sannolikhet för avbrott: F(t)=1- e -fst [%] p = % 43% 11% 4% Figur 5.3 Feilsannsynlighet for framtida avbrott som kumulativ sannsynlighet Returtider för svikt: p= år; p = år 21

22

23 Referansealternativ: Luftledning Sima-Samnanger Dagens situasjon: Returtider för svikt: p= år; p = år

24 Utfall av Blåfalli-Mauranger-Samnanger (N - 1) Sjökabel 24

25 Utfall av Blåfalli-Mauranger-Samnanger (N - 1) 25

26

27

28

29

30

31

32

33 Slutsatser från Utvalg II (1) Driftsäkerheten i BKK-området uppfyller med dagens system inte de krav som normalt ställs av nätoperatörer i Europa 90 Sannolikhet för avbrott: F(t)=1- e -λt [%] sannolikhet för avbrott under perioden 22 feb - 24 mars sannolikhet för avbrott under perioden 22 feb - 11 mars 0 10/02/22 10/03/04 10/03/14 10/03/24 10/04/03 10/04/13 10/04/23 10/05/03 10/05/13 10/05/23 Sannolikhet för avbrott: F(t)=1- e -fst [%] p = 0.03 p = % 43% 11% 4%

34 Slutsatser från Utvalg II (2) God drift- och försörjningssäkerhet - Luftledning - Två AC-kabelset - HVDC med två bipoler (två oberoende kretsar) effekt MW Medelgod drift- och försörjningssäkerhet - Ett AC-kabelset, med reservkabel, och fasvridande transformator - HVDC med en bipol, reservkabel och en effekt på 1000 MW Oacceptabel drift- och försörjningssäkerhet - Ett AC-kabelset, med reservkabel (För lösningar med fasvridande transformator och HVDC har inte strategier för styrning och reglering utarbetats.) 34

35 Rekommendation Önskas en lösning som bygger på etablerade systemtekniska lösningar och uppfyller de krav som ställs fram till och med 2025 ska en luftledning eller en kabelförbindelse med två kabelset väljas. En lösning som också uppfyller kraven fram till och med 2025 är en HVDCförbindelse med två bipoler och en effekt på MW. I detta fall måste emellertid en lämplig reglerstrategi utvecklas så att effektflödet på HVDC-länken anpassas efter belastningsförhållandena i systemet. Om man anser att de scenarier som använts för 2025 är alltför osäkra så kan en lösning som enbart uppfyller kraven för 2016 väljas. Då finns det två möjligheter, nämligen 1 AC-kabelset, med reservkabel, tillsammans med fasvridande transformator eller HVDC-länk med en bipol på 1000 MW, med reservkabel. Båda dessa lösningar kan byggas ut vid ett senare skede då systemförhållandena 2025 bättre kan förutspås. I båda dessa fall måste lämpliga reglerstrategier utvecklas och kommunikationssystem med tillräcklig kapacitet förutsätts tillgängliga.

36 Slutsatser från Utvalg II (3) Förbindelsen Sima Samnanger måste också bedömas som en del i utbyggnaden av det norska centralnätet och dess framtida roll både nationellt och internationellt En ökad kablifiering av centralnätet innebär att nya tekniska problem kan uppstå, för vilka etablerade lösningar finns, men de medför i regel extra kostnader. (Måste bedömas från projekt till projekt.) Ett kraftigt ökat bruk av sjökablar i centralnätet kan fördröja utbyggnaden av centralnätet En ökad kablifiering av centralnätet inverkar inte på möjligheten att ansluta småskalig elproduktion, vind- eller vattenkraft, eftersom denna anslutes till distributions eller regionsnäten. En förstärkning av centralnätet är dock nödvändig för att kunna överföra effekt från ny produktionskapacitet till lastcentra. 36

37

38

39

40

41

42

43 Övergripande frågeställningar som studerats Driftsäkerhet (N-1) kriteriet Försörjningssäkerhet Genomsnittlig tid (returtid) mellan situationer med otillräcklig försörjningssäkerhet: (N-2) situation Effekt - Energi Övriga systemtekniska frågor Stabilitet, skydd, isolationskoordination Effektflöden Förutsättningar Felstatistik från driftdata (Statnett & Cigré) Hög och lättlastscenarier 2016 & 2025 Känslighetsanalyser, t.ex reparationstider 43

44

45

46

47

48

49