Transmission & Distribution Smarta Nät lägger grunden för framtidens städer Susanne Olausson ELFORSK AB
Innehåll Vad vill vi göra? Vad har hänt? Vad kommer att ske? Elforskdagen 2010-10-28 2
Smart Grids programmet Syfte Att samordna Smart Grids aktiviteter inom programområde Transmission & Distribution Tid 4 års program, start 15 sept 2010 Omfattar Elnätsföretag, leverantörer, högskola och myndigheter 3
Våra fokusområden Hög leveranskvalitet för slutkunderna Hantering av olika typer av elproduktion och användning i elnätet Utveckla informationsutbytet mellan kund- och SCADA system Vidareutveckla kommunikation mellan lokala produktionskällor och överliggande styrsystem Elforskdagen 2010-10-28 4
Innehåll Vad vill vi göra? Vad har hänt? Vad kommer att ske? 2010-10-28 5
Vad har hänt? Smart Grids Programmet Förstudie Lennart Söder/Lars Nordström (KTH) okt-nov -09 Workshop med potentiella utförare feb -10 Samarbete etablerat med bl.a. - Market Design, Vindforsk - SGEM CLEEN Finland - Norra Djurgårdsstaden - Eurelectric - EIT KIC InnoEnergy Konstituerande möte sept -10 2010-10-28 6
Smart Grids aktiviteter Fokusera på kortare projekt med leverans av konkreta resultat och ny kunskap som ger underlag för att vidareutveckla elnätet Använda förstudier för att effektivisera projektuppstart Välja och initiera projekt från en projektportfölj Agera i olika forum och standardiseringskommittéer för att underlätta förverkligandet av Smart Grids visionen Elforskdagen 2010-10-28 7
Innehåll Vad vill vi göra? Vad har hänt? Vad kommer att ske? Elforskdagen 2010-10-28 8
Medel för en effektiv process Gemensamt angreppssätt istället för lokala aktiviteter, vilket bäddar för ökad påverkansgrad för ny teknik och nya innovationer Använda en aktiv och beslutsstark programstyrelse Öppna resultat för att påskynda acceptans och införande Elforskdagen 2010-10-28 9
Fundament Programstyrelse sammansatt av medfinansiärer samt beslut tagna i konsensus Referens grupper med tekniska specialister kallas vid behov Samarbete med andra utvecklingsprogram och organisationer inom området Kort utvärdering efter tre år för att säkerställa arbetsriktningen samt en slututvärdering Viktigt med uppföljning av projekt med tollgates Elforskdagen 2010-10-28 10
Fokus område Energilager 1 2 3 4 5 Underlag för investeringskalkyler inkl LCC underlag för nätdrift Dimensionera energilager och placering i elnätet samt ta fram strategier för hur mycket energi som ska lagras/återmatas samt var och när detta ska ske. Ta fram en ekonomisk analys inklusive pay-off tid för hur mycket ett batteri/energilager får kosta för att vara ekonomiskt försvarbart. Olika lagringsmedia har olika karaktär som energitäthet, momentant uttagbar effekt, laddningstid, underhåll etc. som varierar beroende på tillämpning, storlek och klimatområden. Utreda och sammanställa hur distribuerad lagring och återmatning från olika typer av lagringsmedia kan användas för olika tillämpningar i förhållande till egen konsumtion och produktion och hur detta påverkar olika delar av elnätet. 1. Ge underlag till nätbolagen för planering och rekommendation till sina kunder. 2. Att kunna specificera / kvantifiera prestanda på lagringssystem oberoende av teknologin. Beskriva ett system som möjliggör användning av ett energilager för att optimera nätdriften i ett stadsnät kopplat till N. Dj.staden och Smart Grid Lab (lokalt SCADA-system). Bedöma tekniska möjligheter för optimering av nätdrift i ett begränsat stadsnät samt ta fram underlag för framtagande av testfall för implementering. Beskrivning av en energilagerlösning som en aktiv komponent i lokalnätet för att stabilisera och se till att variationer (leveranskvalitet) hålls inom gränsvärden. Bedöma tekniska möjligheter för användning av energilager för att stabilisera nätet map på leveranskvalitet i ett begränsat stadsnät samt ta fram underlag för implementering av testfall. Beskriva: nuläget för existerande elnät med passiva/aktiva komponenter och matande elkällor elnätet med passiva/aktiva komponenter för 2012, 2015 och 2025 dynamiken hos aktiva komponenter t.ex. aktiva kunder, elbilar, energilager, hamnel för 2012, 2015, 2025. Ta fram tekniska underlag för att bedöma möjligheter för optimering av nätdrift i ett begränsat stadsnät samt underlag för implementering av testfall. Elforskdagen 2010-10-28 11
Fokus område Nätplanering Flexibel produktion och konsumtion Hur ser behovet av balanskraft ut över tid? Vilka miljömässiga nyttor kan skapas av flexibel produktion och konsumtion? Behov av systemförändringar: marknad, nät, styrning, övervakning etc. Framtaget behovsbild för kraftbalans, identifierade förväntade ekonomiska och miljömässiga förändringar samt identifierade medel som behövs för att uppnå ett omställt energisystem. Framtagen prognos för den framtida balanskraftsbehovet samt ökad kunskap om hur flexibilitet i produktion och konsumtion påverkar ekonomiskt och miljömässigt. 1 2 3 Fler kunder kommer i framtiden att själva kunna generera el genom vind och sol. Ta fram underlag för att prognostisera hur belastning och produktion förändras i framtiden och som kan användas i utbyggnadsplanering och/eller styrmöjligheter av intermittent produktion. Ta fram ett antal case-studies (villa, jordbrukfastighet, industrifastighet, kontorskomplex, hyresfastigheter) och där specificera vad och hur ofta som bör kunna mätas och styras. Bedöma hur utvecklingen av s.k. prosumers sker i olika klimatdelar av Sverige (norr och söder om Dalälven) samt olika samhällsstrukturer; tätort och landsbyggd samt systematisera dessa krav. Kartlägga av konsekvenser vid småskalig produktion i kombination med egen förbrukning (köra energikrävande processer vid god energitillgång t.ex. hö-tork, värmare etc.) Genomföra ett antal fallstudier för att få faktaunderlag angående beteenden och tekniska möjligheter med avseende på ekonomi. Ge underlag till rekommendationer i olika led: teknik, regelverk, ekonomiska incitament etc. Potentialstudie Active Demand med hjälp av simuleringsmodeller på "apparatnivå. Undersöka hur energibehov kan flyttas över tid (dygn, vecka) och hur effekttoppar kan minimeras hos två olika typer av användare: bostadsområde och större sjukhus. Genomföra en potentialstudie indelad i tre steg: modellbygge, generella potentialstudier och fallstudier. Ta fram underlag för hur en framtida marknad och produkter kommer att se ut. Elforskdagen 2010-10-28 12
Fokus Nätdrift / Laststyrning 1 2 3 4 5 Beskrivning hur olika lösningar ska ingå i nätet, användas, underhållas och beskrivning på kostnadsmodell inkl investeringar Hur kan olika laster (energilager i elnätet, elfordon, hemmet och i industrier) användas och styras idag och i framtiden? Inventera vilka kommersiella lösningar som finns för att hantera energi. Sammanställ underlag för att välja olika lösningar för säker nätdrift. Vad hindrar olika laster (energilager i elnätet, elfordon, energilager i hemmen och industrier) från att användas och styras idag? Hur kan hindren tas bort? Säkerställa att det finns kommersiella lösningar för att lagra och hantera energi. Sammanställa underlag för att kunna upprätta investeringskalkyler inklusive LCC (Life Cycle Cost) underlag för nätdrift. Genomföra en förstudie på framtida laststyrningssystem baserat på IP-kommunikation med intelligent styrning av laster för att effektutjämna. Intelligent laststyrning kan införas genom att fördela styrningen på enskilda objekt som element med elektronisk termostat, värmepumpar och pannor med mikroprocessorbaserad styrning samt bärbara datorer som innehåller energilager. Nytta för kunden är att styrning kan ske med minimal påverkan på kundens bekvämlighet. Nyttan för nätoperatören är att styrningsutrustningen finns integrerade direkt i objektet som ska styras och minimal extrautrustning krävs. Den starka utvecklingen av kraftelektronik gör att kostnaden för DC lösningar minskar och samtidigt ökar tillförlitligheten i och erfarenheten av sådana anläggningar. I många applikationer finns, ur ett tekniskt perspektiv, fördelar med att använda en DC lösning men kostnaden eller bristen på tilltro till tillförlitligheten har lagt hinder för att utnyttja tekniken. Detta projekt gör en genomgång av för- och nackdelar med State of the art AC och DC lösningar för Smart Grids applikationer. Utvärdera fördelar med användandet av DC i distributions- och regionnät genomförs. Ta fram en omvärldsanalys av vad som finns på annat håll samt samla in tillgänglig driftstatistik. Påvisa när DC är ett tekniskt och ekonomiskt bra alternativ till AC. Undersök i vilken grad den elektriska belastningen på elnätet kortsiktigtär priskänslig. Med priset som kriterium säkerställs att den mest priskänsliga belastning kopplas bort, och instabilitet i samband med kraftsystemstörningar undviks. Genom att använda priset som styrmedel och koppla bort relativt stora mängder av små belastningsobjekt (t.ex varmvattenberedare i enfamiljshus), krävs ofta tillgång till kommunikation i två riktningar av viss kvalitet. Här ska kommunikationskraven belysas, dels för utväxling av prisinformation och armering av belastningsobjekt för bortkoppling, dels för att effektuera bortkoppling. Beskriva ett självreglerande system (mikronät) i stadsmiljön N. Dj.staden som med aktiva och passiva komponenter kan prognostisera utbytet med ett överliggande nät. Ta fram krav på funktioner som kan implementeras i ett Smart Grids Lab (lokalt SCADA system) samt testfall för implementering. Elforskdagen 2010-10-28 13
Fokus område Begränsning vid lokal produktion 1 2 3 Klarlagda begränsningar i elnätet Vilka begränsningar finns i de lokala näten beträffande elöverföring och hur kan leveranskvalitén övervakas och hanteras? Klarlägga bilden om förutsättningarna i elnätet. Säkerställa bibehållen leveranskvalitet. Vid lokal produktion kan nätspänningen komma att variera beroende på energitillgång och förbrukning. Elnäten kan i vissa delar vara underdimensionerade, vilket kan medföra att spänningsnivåerna varierar mer än tillåtet. Vilka begränsningar finns i de lokala näten beträffande överföringen och hur kan leveranskvalitén övervakas och hanteras. Kartlägga eventuella begränsningar i nätstationer, transformatorer och tillhörande utrustning. Klarlägga bilden om eventuella begränsningar i elnätet. Med nya produktionskällor kan reglermöjligheten i kraftsystemstabiliteten förändras. Projektet går ut på att beskriva reglermöjligheterna med avseende på störningssituationer och onormala driftfall för nya produktionskällor. Beskriva relationen mellan nytta och kostnad med införande av omriktare i olika produktionskällor. Behov att öppna upp för mikrogenerering för mindre aktörer som småföretagare och privatpersoner för att tillämpa egengenerering av energi. Att ta fem förslag på systemlösningar i integrationen mot elnätet som löser både kundens och elnätsägarens behov av incitament för införande av mikrogenerering. Skapa en sammanställning över möjligheter och problem med mikrogenerering ur ett helhetsperspektiv. Elforskdagen 2010-10-28 14
Tack för mig! 2010-10-28 15