Sol- og vindenergi gir nettproblemer: Statnett ser etter løsninger

[Twinflower]

Har fagbrev, bachelor og master i elkraft ?

[Sturle S]

Her er en preliminær evaluering fra svenske EnergiForsk om syntetisk svingmasse. Konklusjonen er at Sverige ikke bør installere mer enn 20 TWh vind.

Utan syntetisk svingmasse. Med syntetisk svingmasse kan dei ha mykje meir. Eit par sitat frå samandraget:

Den här rapporten visar också att lägsta stabila frekvens ej påverkas i hög grad av ökad

vindkraftsproduktion. Detta innebär att det är möjligt att ha bra frekvenskontroll med

ökad vindkraftsproduktion under förutsättning att denna är utrustad med det

syntetiska tröghetsmoment som finns kommersiellt tillgängligt idag.

 

Syntetisk svingmasse er standardfunksjon i nye vindturbinar.

 

Det har gjorts en uppskattning av det antal timmar per år under vilka en driftinskränkning av vindkraften skulle behövas. Mängden energi som ej kan levereras till elnätet har också estimerats. Som förväntat ökar antalet timmar och mängden energi som förloras då vindproduktionen ökar. Vid 20 TWh vindproduktion i Sverige är behovet av driftinskränkning litet. Vid 30 TWh vindproduktion är behovet av driftinskränkning till stor del beroende av vindproduktionen i grannländerna. Vid 50 TWh vindproduktion är behovet av driftinskränkning så stort att andra alternativ behöver ses över, t.ex. användandet av syntetiskt tröghetsmoment.

 

Altso: For å unngå innskrenking til 20 TWh (eller 50 TWh), kan dei bruke syntetisk svingmasse.

[Twinflower]

Så igjen; hva er syntetisk svingmasse? Er det rett og slett manipulering av inverterens arbeidspunkt?

[Sturle S]

Påskesyssel ! Kjenner noen av dere med ekspertinnsikter dere kallet til å etterprøve denne min påstand : "Vindkraft i Norden har ikke ført til sporbar innsparing hverken av magasinressurser eller fallressurser i Norden." Beviset må inneholde data fra solide kilder over mange år, korrigeres for eksport-import, nedbørsprofiler, begrensninger i magasinnivåer/vannføring.

Nah, erfaring tilseier vel heller det motsette, og du kan sjå det veke for veke. Stor produksjon av vindkraft i Danmark og Nord-Tyskland i mars, gjorde at Noreg importerte store mengder billig straum. Det ser du veldig godt att på både magasinfyllingsstatistikken. Magasinfyllinga i Sør-Noreg vippa over medianen for siste 25 år for fyrste gong på lenge. I april har det vore mindre vind sør for oss, og norsk kraftproduksjon har teke seg litt opp att.

 

I Storbritannia er det veldig tydeleg at vind har positiv effekt. Dei har satsa stort på offshore vind, og har samstundes nesten eliminert kolkraft og redusert bruken av gasskraft.

[Gjest Slettet+45613274]

Så igjen; hva er syntetisk svingmasse? Er det rett og slett manipulering av inverterens arbeidspunkt?

Som vanlig er Google bare et tastetrykk away: https://spectrum.ieee.org/energywise/energy/renewables/can-synthetic-inertia-stabilize-power-grids

 

Prinsippet er enkelt. Snu power-flow i inverteren og stjele ekstra energi fra bladene.

[Trestein]

Uansett hvor mye man kan få ut ved å bruke massetregheten i møllene vil det ikke hjelpe noe særlig om ikke noe startes opp og leverer effekt inn på nettet. Et annet spørsmål er hva som skjer om store brytere går ut og nettet mister belastning.

 

Da må møllene raskt kunne redusere ytelse eller kobles ut. Det er ofte en like stor utfordring.

[BippeStankelbein]

Så igjen; hva er syntetisk svingmasse? Er det rett og slett manipulering av inverterens arbeidspunkt?

 

P = ROCOF * K.

 

Skal det være sammen med andre reguleringssløyfer, så vil det vel opptre som en ren treghet i frekvensreguleringen. Akkurat som et svinghjul opptrer som en ren treghet på turbinregulatoren i et vannkraftverk.

Den eneste forskjellen er om integratoren har masse på flere tonn og er laget av støypjern, eller om integratoren har masse på ett par gram, og er laget av pixie-støv og magisk blå røyk =)

[Espen Hugaas Andersen]

Uansett hvor mye man kan få ut ved å bruke massetregheten i møllene vil det ikke hjelpe noe særlig om ikke noe startes opp og leverer effekt inn på nettet. Et annet spørsmål er hva som skjer om store brytere går ut og nettet mister belastning.

 

Da må møllene raskt kunne redusere ytelse eller kobles ut. Det er ofte en like stor utfordring.

Etter 100 ms kan f.eks batterier kobles inn. Det er i de første 100 ms at roterende masse spiller en kritisk rolle. Endret 19. april 2019 av Espen Hugaas Andersen

[Gjest Slettet+45613274]

Som Espen sier, inertia er kun for umiddelbar stabilitet i overgangen mellom primary og backup. Det fungerer ikke overhodet som tradisjonell backup.

[Twinflower]

Som vanlig er Google bare et tastetrykk away: https://spectrum.ieee.org/energywise/energy/renewables/can-synthetic-inertia-stabilize-power-grids

 

Prinsippet er enkelt. Snu power-flow i inverteren og stjele ekstra energi fra bladene.

Fin artikkel, dog litt lettvint.

 

Sitter igjen med samme inntrykk jeg hadde ved første innlegg i tråden; batteribanker kan ikke bidra med svingmasse siden den ikke har noe.

 

Vindmøller har, og selv om det er lite i hver enkelt så kan de være mange. Hvis de umiddelbart bremser med turbinen og fører det til nettet så er det i praksis distribuert svingmasse.

[Twinflower]

P = ROCOF * K.

 

Skal det være sammen med andre reguleringssløyfer, så vil det vel opptre som en ren treghet i frekvensreguleringen. Akkurat som et svinghjul opptrer som en ren treghet på turbinregulatoren i et vannkraftverk.

Den eneste forskjellen er om integratoren har masse på flere tonn og er laget av støypjern, eller om integratoren har masse på ett par gram, og er laget av pixie-støv og magisk blå røyk =)

Tror ikke en P-regulator er svaret vi er ute etter her.

 

Eksemplet ditt tar dessuten utgangspunkt i at reguleringsparameteren er den deriverte av frekvensen.

 

Håper du innser at du nettopp har beskrevet D-leddet til en PID med frekvens som referanse.

[Trestein]

Som Espen sier, inertia er kun for umiddelbar stabilitet i overgangen mellom primary og backup. Det fungerer ikke overhodet som tradisjonell backup.

Et batteri kan nok gi effekt etter 100ms men ofte må man vente et par minutter før større maskiner er synkroniserte og leverer full ytelse. Da trenger man bra batterier for å klare overgangen. Kjenner litt til dette da kravene for kraftstasjoner har endret seg mye siste årene. Før var 15 min greit. Når er 3 og 5 min til full ytelse vanlig. Det gir store utfordringer når maskiner skal synkroniseres og lastes så kjapt.Stadig flere blir styrt av nettoperatøren. Stadig flere får betalt bare for å ha kraft tilgjengelig.

[Twinflower]

Det er vel derfor batterier foreslås. De kan holde fortet etter den første dippen og frem til synkronmaskinene er innkoblet.

De synker også ekstremt fort ved hjelp av phase locked loop istedenfor tradisjonell synkronisering.

[Trestein]

Det er vel derfor batterier foreslås. De kan holde fortet etter den første dippen og frem til synkronmaskinene er innkoblet.

De synker også ekstremt fort ved hjelp av phase locked loop istedenfor tradisjonell synkronisering.

Ingen tvil om at dette er fremtiden. Store batterier som leverer noen minutter inntil turbiner eller store stempelmotorer tar over.

 

Men når man har opplevd blackout på et 120MW anlegg er det klart at det er ikke små batterier man må ha.

[BippeStankelbein]

Tror ikke en P-regulator er svaret vi er ute etter her.

 

Eksemplet ditt tar dessuten utgangspunkt i at reguleringsparameteren er den deriverte av frekvensen.

 

Håper du innser at du nettopp har beskrevet D-leddet til en PID med frekvens som referanse.

P som i fysikkens P. Power. Aktiv effekt.

Og det er selvfølgelig ikke isteden for turbinregulatoren/frekvensregulatoren. Det er istedenfor svinghjulet.

Svinghjulet har ikke noe mer å bidra med det heller, enn nettopp P = ROCOF * K.

 

Om P = ROCOF * K opptrer sammen med frekvensregulatoren i software, eller sammen med generatoren som en svingmasse er da akkurat det samme.

Skal du endre turtall på generator, og dermed frekvens, så må du tilføre/ta ut aktiv effekt.

Det er da likegyldig for nettet om den samme aktive effektflyten tas ut over en styrt transistorbro, eller over luftgapet på en generator.

Endret 20. april 2019 av BippeStankelbein

[Jens Kr. Kirkebø]

Her er en preliminær evaluering fra svenske EnergiForsk om syntetisk svingmasse. Konklusjonen er at Sverige ikke bør installere mer enn 20 TWh vind. Overskytende kan ikke utnyttes fullt ut da effekten ikke kan tas ut fordi den må holdes i standby akkurat som pålitelig basekraft står i hot standby idag. Disse tallene er indikative uten støtte fra operasjonell drift de siste fire fem årene så vidt jeg forstår. Norge produserer vel nå 5TWh vind og vi er vel derfor denne grensen for vår del. Det utgjør noen få stakkars prosent av elforbruket som muligens heller kunne ha blitt hentet inn via mer effektive vannkraftturbiner og bedre nett.

https://energiforskmedia.blob.core.windows.net/media/21406/synthetic-inertia-to-improve-frequency-stability-and-how-often-it-is-needen-energiforskrapport-2015-224.pdf

Mer effektive vannkraftturbiner og bedre nett hjelper oss lite om vi får flere tørre år på rad. Er magasinene tomme så er de tomme. Å basere >90% av vår kraftproduksjon på vann fører til dårlig forsyningssikkerhet. Flere utenlandskabler hjelper selvsagt litt, men skal vi være selvforsynt bør vi diversifisere litt. Vindkraft og solkraft er perfekte partnere til magasinvannkraft. Så lenge det blåser nok og sola skinner er det bare å la være å fyre opp magasinvannkraften. Med alle våre magasiner bør vi kunne installerer langt mer enn 20WTh. Optimalt sett vil jeg tro vi bør opp på minimum 50TWh for å sikre god forsyningssikkerhet.

 

Problemene med stabilitet kan helt sikkert løses greit på forskjellige måter. Om det så er digre svinghjul i vacuum. 

 

Men selvsagt bør også turbinene moderniseres. Det er et skattemessig problem i dag, heldigvis noe som er enkelt for politikerne å løse om man ønsker det. 

[Twinflower]

P som i fysikkens P. Power. Aktiv effekt.

Og det er selvfølgelig ikke isteden for turbinregulatoren/frekvensregulatoren. Det er istedenfor svinghjulet.

Svinghjulet har ikke noe mer å bidra med det heller, enn nettopp P = ROCOF * K.

 

Om P = ROCOF * K opptrer sammen med frekvensregulatoren i software, eller sammen med generatoren som en svingmasse er da akkurat det samme.

Skal du endre turtall på generator, og dermed frekvens, så må du tilføre/ta ut aktiv effekt.

Det er da likegyldig for nettet om den samme aktive effektflyten tas ut over en styrt transistorbro, eller over luftgapet på en generator.

Jeg tror jeg skjønner poenget ditt, men jeg er uenig i at effekten fra en inverter og en generator blir ekvivalent i de situasjonene hvor svingmasse er nødvendig.

 

Hadde det vært slik du beskriver så hadde aldri artikkelen vi kommenterer vært skrevet

[BippeStankelbein]

Jeg tror jeg skjønner poenget ditt, men jeg er uenig i at effekten fra en inverter og en generator blir ekvivalent i de situasjonene hvor svingmasse er nødvendig.

 

Hadde det vært slik du beskriver så hadde aldri artikkelen vi kommenterer vært skrevet

Mener du med det å si at om den samme lastflyten går over en styrt transistorbo, eller statorviklinger, likevel ikke har samme innvirkning på nettet? Diskriminerer nettet på hva som er tilkoblet, selv om lastflyt er lik?

Hvis jeg tolker deg rett, så er det hva du sier.

[Twinflower]

Mener du med det å si at om den samme lastflyten går over en styrt transistorbo, eller statorviklinger, likevel ikke har samme innvirkning på nettet? Diskriminerer nettet på hva som er tilkoblet, selv om lastflyt er lik?

Hvis jeg tolker deg rett, så er det hva du sier.

Neida, effekt er effekt.

Det jeg sier er som jeg har sagt 45 ganger i denne tråden:

Responsen er bedre fra et svinghjul enn fra en inverter ved store lastpåslag.

I praksis betyr det at effekten kommer raskere på plass ved behov siden den ligger opplagret i noe som snurrer og som umiddelbart gir ut effekt ved det minste tegn til oppbremsing. Og oppbremsingen kommer av dippen i nettet siden frekvens og turtall er låst.

 

Edit: vi kan lage en bil-analogi siden jeg synes å huske du er bil-interessert.

En støtdemper virker på mange måter likt et svinghjul på den måten at desto hardere man prøver å endre posisjonen dens, desto mer motstand møter du. Det er 100% analogt, men med litt fantasi kan du leke med tanken om å erstatte støtdemperen med en elektrisk aktuator som skal gjøre samme jobben. Den må først måle, så oppdage, så lage et pådrag og til slutt begynne å kompensere. En ekte støtdemper reagerer mye hurtigere fordi man går rett på de fysiske egenskapene dens.

Endret 20. april 2019 av Twinflower

[EHDisen]

 

Påskesyssel ! Kjenner noen av dere med ekspertinnsikter dere kallet til å etterprøve denne min påstand : "Vindkraft i Norden har ikke ført til sporbar innsparing hverken av magasinressurser eller fallressurser i Norden." Beviset må inneholde data fra solide kilder over mange år, korrigeres for eksport-import, nedbørsprofiler, begrensninger i magasinnivåer/vannføring.

Nah, erfaring tilseier vel heller det motsette, og du kan sjå det veke for veke. Stor produksjon av vindkraft i Danmark og Nord-Tyskland i mars, gjorde at Noreg importerte store mengder billig straum. Det ser du veldig godt att på både magasinfyllingsstatistikken. Magasinfyllinga i Sør-Noreg vippa over medianen for siste 25 år for fyrste gong på lenge. I april har det vore mindre vind sør for oss, og norsk kraftproduksjon har teke seg litt opp att.

 

I Storbritannia er det veldig tydeleg at vind har positiv effekt. Dei har satsa stort på offshore vind, og har samstundes nesten eliminert kolkraft og redusert bruken av gasskraft.

Du kjem med ekstraordinære påstander som krev ekstraordinært gode empirisk dokumentasjon frå fleire autoritative datakjelder. Såvidt eg kan sjå finns det ikkje ein einaste lenke i ditt tilsvar.