MJ1145-Energisystem VT 2015 Föreläsning om att hålla balans i elnät: L2-L3. Kraftsystemet = en lång cykel. Syftet med ett kraftsystem:



Relevanta dokument
Ett robust och leveranssäkert elsystem vad säger forskningen?

Kan man köpa grön el? Så fungerar elsystemet och elhandeln Mikael Amelin Avd. för elkraftteknik

Korttidsplanering av. mängder vindkraft

100% förnybar energi i det Svenska El-Energisystemet Svensk Vindkraftförening 30 års Jubileum och stämma, Kalmar-salen, Kalmar

Möjligheterna att balansera vindkraftens variationer

Tentamen den 22 mars 2003 Elkraftteknik och kraftelektronik TEL202

Vindkraften ger systemtjänster, men hur skapas incitamenten?

Table A: Visar den årliga kostnaden för aktörerna. En aktör. Aktör Allmänt. Installerad effekt [MW] [GWh]

KRAFTLÄGET I NORDEN OCH SVERIGE

ÅF Ljud och Vibrationer Infomöte Paul Appelqvist

Läget på elmarknaden Vecka 9. Veckan i korthet. Ansvarig: Jens Lundgren Jens.lundgren@ei.se

Underlagsrapport 2. Mål och medel för energipolitiken?

Vattenkraft. Av: Mireia och Ida

6 Högeffektiv kraftvärmeproduktion med naturgas

Sune Zander Brittedals Elnät ekonomisk förening. Ett medlemsägt företag med eldistribution, elproduktion med vattenkraft samt elhandel.

En rapport från Villaägarnas Riksförbund

Rapport 1 (25) Vattenfall Generation Managment

KTH Sustainability Research Day 100 procent förnybar elproduktion: Från omöjligt till main stream

Hur blåser vindarna. Potential, vad kan man göra, vad får man plats med och tekniska möjligheter. Power Väst - Chalmers, 5 september 2014

MIN ENERGI. solcellsguiden. Nyheter och erbjudanden till dig som är kund hos Vattenfall. Upptäck solkraft! Vi bjuder på Storytel i 30 dagar

Järnvägens elanläggningar

STAL TURBOGENERATOR en kortfattad systembeskrivning

ENKLAV utbildning Vindkraftsutbildning. Vindkraftsutbildning. Vindkraftsutbildning. Projektet Varför bygger vi?

Skånes Energiting tisdag 11 april, 2013 Malmömässan i Hyllie. Lennart Söder Professor, Elektriska Energisystem, KTH

north european power perspectives

Asynkronmotorn. Asynkronmotorn. Den vanligaste motorn i industrin Alla effektklasser, från watt till megawatt Typiska användningsområden

Se även "Bygg en solcellsdriven bil" och Solcellspaneler för leksaksdrift

PRODUCERA DIN EGEN EL

1. Riksdagen ställer sig bakom det som anförs i motionen om sårbarhet och systemfel med el för uppvärmning och tillkännager detta för regeringen.

1 HUR HAR EU ETS PÅVERKAT KRAFTINDUSTRINS 2 VINSTER?

Kommittédirektiv. Översyn av energipolitiken. Dir. 2015:25. Beslut vid regeringssammanträde den 5 mars 2015

NEPP fredag 14 juni, 2013 Klara Strand. Lennart Söder Professor, Elektriska Energisystem, KTH

En rapport från Villaägarnas Riksförbund

Läget på elmarknaden Vecka 18. Veckan i korthet. Ansvarig: Jens Lundgren jens.lundgren@ei.se

PLANCKS KONSTANT.

Solowheel. Namn: Jesper Edqvist. Klass: TE14A. Datum:

Hållbar utveckling tema Energi och Miljö. Petra Norman

Varför utnyttjas inte hela den installerade effekten i vattenkraften? Lennart Söder, KTH

Effektivare avel för jaktegenskaper hos engelsk setter

Yttrande över Miljö- och energidepartementets utkast till förordning om effektreserv

Solkraftverken i Helenevik

KRAFTPRODUKTION SAMT ÖVERFÖRING AV EL Guy-Raymond Mondzo, ÅF

Handel med elcertifikat - ett nytt sätt att främja el från förnybara energikällor (SOU 2001:77)

Spanien. Storbritannien

Behöver Finland en radikal energiomvälvning? Handelsgillet

Tentamen i EG2050/2C1118 Systemplanering, 9 juni 2010, 8:00 13:00, V34, V35

ELLÄRA. Denna power point är gjord för att du ska få en inblick i elektricitet. Vad är spänning, ström? Var kommer det ifrån? Varför lyser lampan?

Elenergiteknik Laboration 1. Elgenerering och överföring med växelspänning

Vattenkraftens framtida bidrag till ökad kapacitet och reglerförmåga

PM NÄTAVGIFTER Sammanfattning.

FRISK LUFT. Vad tycker ni att Danderyds kommun ska fokusera på för att främja frisk luft i kommunen?

Fråga 1: Övergångsställen

SVENSKA FOLKET TYCKER OM SOL OCH VIND

Solkraft. Solceller och värmepump ger noll värmekostnad. Projekt i partnerskap:

Remissvar: SOU 2008:13, Bättre kontakt via nätet om anslutning av förnybar elproduktion

Konsekvensutredning av förslag till föreskrift om insamling av elproduktionsuppgifter för solcellsanläggningar från elnätsbolag

Yttrande över Energimyndighetens uppdragsredovisning Kontrollstation för elcertifikatsystemet 2015

Under veckan som gick närmade sig systempriset i Norden det svenska priset på el. I Sverige gick priserna ned medan systempriset i Norden ökade.

north european power perspectives

Klimat- bokslut 2010

JÄMTKRAFT ELNÄT AB Magnetfält från ledningar mellan Odensala och Brunflo

Svängmassan för framtidens elsystem ett uppdrag för IVA Vägval el

Ett sätt att förklara hur balansen upprätthålls i ett elsystem är att dra en parallell med en cykel.

Motion till riksdagen 2015/16:1535 av Cecilie Tenfjord-Toftby och Sten Bergheden (båda M) Snabbutredning av småskalig vattenkraft

Solceller Snabbguide och anbudsformulär

Eldistribution Nätrapport. Översikt av leveranssäkerheten i Vattenfall Eldistributions lokalnät

Kallelse till ordinarie föreningsstämma i Dala Vindkraft Ekonomisk förening

Kontrollskrivning 1 i EG2050 Systemplanering, 6 februari 2014, 9:00-10:00, Q31, Q33, Q34, Q36

Gör-det-själv-uppgifter 1: marknader och elasticiteter

Trendimport AB Showroom: Ryssviksvägen 2, Stockholm. Pumpvägen 7, Höör Tel: Mail:

Namn Födelsedatum Mailadress Susanne Almquist Oliver Eriksson

Energibok kraftvärmeverk. Gjord av Elias Andersson

WORKSHOP: EFFEKTIVITET OCH ENERGIOMVANDLING

6. Likströmskretsar. 6.1 Elektrisk ström, I

Question today imagine tomorrow create for the future

Bakgrund robusthet och reparationsberedskap

Vattenfall Vindkraft Högabjär. MarkCheck September 2010

Linnéuniversitetet. Naturvetenskapligt basår. Laborationsinstruktion 1 Kaströrelse och rörelsemängd

Förutsättningar för vindkraft

Lev utan Stress & Oro

Nettodebitering vad gäller? Örjan Lönngren

Henrik Johansson Miljösamordnare Tel Energi och koldioxid i Växjö 2013

Stål Textil Stål Textil. A har komparativa fördelar för T, B för Stål, A exporterar T, B exporterar S.

Vad är potentialen för efterfrågeflexibilitet hos svenska hushållskunder?

Elfiske i Jönköpings kommun 2012

D/A- och A/D-omvandlarmodul MOD687-31

MSG830 Statistisk analys och experimentplanering - Lösningar

Prisbildning på den nordiska elmarknaden

ELEKTRICITET. Vad använder vi elektricitet till? Hur man använder elektricitet?

Träd. Sats. Grafer. Definition. En fullständig graf har en båge mellan varje par av noder. Definition

FJÄRRVÄRME OCH SOLEL EN OSLAGBAR KOMBINATION

Några övningar att göra

Tillståndsplikt och övervakning av utsläpp

BASFYSIK BFN 120. Laborationsuppgifter med läge, hastighet och acceleration. Epost. Namn. Lärares kommentar

Trafiköar för en bättre trafiksäkerhet.

Ei R2013:02. Underlagsrapport till Energikommissionen

Efterfrågeflexibilitet. En outnyttjad resurs i kraftsystemet

SMARTA ELNÄT FÖR ETT HÅLLBART ENERGISAMHÄLLE

Snabbkurs i solceller!

Herr ordförande, ärade aktieägare, mina damer och herrar

Transkript:

MJ1145-Energisystem VT 2015 Föreläsning om att hålla balans i elnät: L2-L3 Lennart Söder Professor i Elektriska Energisystem eller Var kommer elen från när jag tänder lampan? Lennart Söder Professor in Elektriska Energisystems 1 2 Syftet med ett kraftsystem: Kraftsystemet = en lång cykel Ge kunderna el när de sätter på strömbrytaren. Detta är detsamma som att upprätthålla en kontinuerlig balans mellan produktion och konsumtion. (Nu + kapitel 3) Upprätthåll en acceptabel spänning för konsumenterna (tidigare föreläsningar). 3 4

Upprätthåll kraftbalansen Upprätthåll kraftbalansen Kraft på pedaler = bromskrafter Annars ändras hastigheten Bromsa cykeln => lägre hastighet Kraft på pedaler = bromskrafter Annars ändras hastigheten Bromsa cykeln => lägre hastighet Kraftsystem Total generering = total förbrukning Annars ändras den elektriska frekvensen Ökad förbrukning => lägre frekvens 5 6 Hastighetsreglering Upprätthåll konstant hastighet Mät hastighet (samma på hela cykeln) Minskad hastighet => öka kraften på pedalerna Upprätthåll konstant hastighet Mät hastighet (samma på hela cykeln) Minskad hastighet => öka kraften på pedalerna Kraftsystem Upprätthåll konstant frekvens Mät frekvensen (samma i hela systemet) Minskad frekvens => öka genereringen 7 8

Ett synkront kraftsystem Ett synkront kraftsystem är ett kraftsystem där all producenter och konsumenter är sammanbundna med varandra med transformatorer och växelströmsledningar. Allting från en dieselgenerator som matar en enskild konsument till multinationella elnät som, t ex, Nordel (Sverige, Norge, Finland och östra Danmark) kan vara ett synkront nät. En växelströmsledning måste ha samma frekvens i bäda ändarna. Om det vore olika frekvenser skulle det innebära att spänningens vinkelskillnad ökar till 180, vilket resulterar i en oacceptabel stor ström på ledningen. Samma gäller för transformatorer. Slutsatsen är att i ett synkront elnät är den genomsnittliga frekvensen densamma. Det nordiska synkrona elsystemet 9 10 Synkronmaskinen Konsekvens av konsumtionsökning (tänd en 60 W lampa i Norden) Elektrisk frekvens i Hz = Antal poler rotorhastighet i rpm 2 60 11 12

Konsekvens av konsumtionsökning (tänd en 60 W lampa i Norden) 1. Energi erhålls från rotorerna (+axlar och turbin) i synkronmaskinerna (60 W erhålls från nordiska synkronmaskiner) 2. Hastigheten på rotorn minskar och därmed den elektriska frekvensen. (frekvensen i Norden sjunker 1 10-8 Hz) 3. Turbinregleringen mäter frekvensen och ändrar kraftproduktionen i en del kraftverk. (S: 25 W, N: 20 W, F: 12,5 W, Dk-Ö: 2,5 W) Antag att ett visst elsystem är i balans, d.v.s. elproduktion och förbrukning är lika stora. Vid en viss tidpunkt ökar elförbrukningen, medan produktionen förblir konstant. I systemet finns upplagrad rotationsenergi i samtliga till nätet anslutna synkronmaskiner, närmare bestämt i rotorerna och därtill kopplade turbinaxlar. Eftersom produktion och konsumtion ständigt måste vara i balans så kompenseras lastökningen genom att energi tas från denna rotationsenergi, vilket leder till att rotationshastigheten minskar i de berörda synkronmaskinerna. I synkronmaskiner finns en stark koppling mellan rotationshastighet och elektrisk frekvens. Detta gör att samtliga synkronmaskiner i ett synkront nät roterar i princip i takt. Den minskade rotationshastigheten resulterar således i att frekvensen i nätet sjunker. I vissa kraftverk finns frekvenskännande utrustning, som ser till att öka elproduktionen då frekvensen sjunker. Dessa kraftverk kallas reglerstyrkestyrda kraftverk. Så länge frekvensen fortsätter sjunka kommer de reglerstyrkestyrda kraftverken att öka sin produktion. Till slut råder åter balans mellan produktion och konsumtion och då erhåller man en stabil frekvens. Observera att denna nya stabila frekvens är lägre än den ursprungliga! 13 14 Mekanisk ekvivalent för: Håll en aktiv balans Elhandel Systemansvar En artikel om detta med fler detaljer finns på: http://www.ets.kth.se/personal/lennart/lennart_bike_2002.pdf 15 16

Varierande inflöde Älvar länkar stationerna hydrologisk koppling Vattendomar: Min. flöde och res. nivåer Cm/dag ändring av res. Max. flöde och res. nivåer Säsongs beroende. etc Vattenkraft i Sverige Vattenkraftsplanering Säsongsplanering Uppdateras regelbundet Många osäkerheter Ofta stokastisk optimering I kurs: EG2200 EG2205 Drift och planering av kraftproduktion 18 Vattenkraftsplanering Vattenkraftsplanering Dygnsplanering/spot + Elbas (korttidsplanering) Steg 1: Budplanering, ev beakta bud till reglermarknad. Steg 2: Driftsplanering Idag ganska säker planering Mer vindkraft/solkraft större osäkerheter Timdrift + ekonomisk obalanshantering Sekundärreglering Idag ganska små volymer (reglermarknad) Enpris/tvåpris-system för obalanser + Primärreglering Mer vindkraft/solkraft större osäkerheter större volymer på reglermarknaden 19 20

Hemuppgift: c) c) Antag att två stora svart moln drar fram en solig sommardag (1 kw/kvm solinstrålning). Frekvensen är inledningsvis 50,0 Hz. Molnet har formen enligt figuren (dvs helt svart i 10 km) och drar fram från norr till söder med hastigheten G m/s. De två molnen är lika dana och flyttar sig parallellt, dvs de passerar Brytpunkten och Solsidan samtidigt. Rita ut hur den elektriska frekvensen beror av tiden under den tid molnet påverkar elproduktionen i Framtiden och Solsidan. Solcellerna kan här antas finnas i en punkt på respektive ställe. När molnet är som mörkast minskar produktionen med 90 procent. Frågan om nettomätning april 2014 Lennart Söder Professor i Elkraftsystem, KTH Förslagets innehåll En elkund köper sin el från elleverantören Elkunden betalar för elnätet, där en viss del är energikopplat Om kunden producerar egen el (t ex i solceller) så minskar konsumtionen. Värdet på egen produktion beror om produktionen räknas som - Minskad konsumtion (= kostnad för elinköp) - En produktion (= elmarknadspriset) Bakgrundsdata 1: Siffrorna utgår från Energimarknadsinspektionens data för 2011 för kund med elvärme. http://www.ei.se/for-energikunder/el/statistik-omenergimarknaderna/elkonsument/, villa 20A, 20000 kwh/år Elhandelspris: 73,21 öre/kwh Nätpris: 27,2 öre/kwh Skatt: 28,3 öre/kwh Moms: +25% på ovanstående Total kostnad för kund: 160,9 öre/kwh Om man får elhandelspris för utmatning blir denna produktion värderad till 73,21 öre/kwh Om man tillämpar nettomätning får utmatad el istället samma värde som konsumtion, dvs 160,9 öre/kwh

Bakgrundsdata 2: Elhandelspris: 73,21 öre/kwh Nätpris: 27,2 öre/kwh Skatt: 28,3 öre/kwh Moms: +25% på ovanstående Om man får elhandelspris för utmatning blir denna produktion värderad till 73,21 öre/kwh Om man tillämpar nettomätning får utmatad el istället samma värde som konsumtion, dvs 160,9 öre/kwh Skillnaden beror på att den elkonsumtion man själv producerar inte beläggs med nätavgift, skatt eller moms. Bakgrund: 3 I bland annat Danmark tillämpas nettomätning En skillnaden i många andra länder är att man har äldre typer av elmätare där den går baklänges vid utmatning. I Sverige har man dock skilda register (krav för att ha egen generering), vilket gör att man kan identifiera timmar med utmatning. Extra material: Möjligheterna att balansera vindkraftens variationer, Förklarar balanshållning med större mängd vindkraft, av Lennart Söder, 25 januari 2010 http://kth.divaportal.org/smash/record.jsf?searchid=3&pid=diva2:467 458 En lampa i Skåne sätter på ett kraftverk i Nordnorge, Lite text och ett radioinslag med Lennart Söder: http://sverigesradio.se/sida/artikel.aspx?programid=33 45&artikel=4684280