Sol- og vindenergi gir nettproblemer: Statnett ser etter løsninger

[EHDisen]

Her er den beste publikasjonen jeg kan finne om syntetisk svingmasse fra Enercon i Canada. De påstår at modell og algoritme for svingmasseregulering stemmer med operasjonell erfaring. Svenska Kraftnät innvender at sekundæreffektene etter slike reguleringer likevel innebærer en like stor risk for systemet da vindgeneratoren bare kan kjøres med avvikende eller utlånt treghet over 10s og må etter denne tid svinges tilbake til den enhver tid gjeldende rotorhastighet dvs vindstyrke. Det gir ingen ekstra marginal utover det som Sverige allerede har. Dette er svært komplekst men ingen avanserte algoritmer kan få vinden til å blåse. 

 

https://www.nyteknik.se/energi/nar-karnkraftverk-avvecklas-hopp-om-troghet-fran-vindkraft-6908556

http://www2.ctee.com.br/brazilwindpower/2015/papers/Danilo_Caldas.pdf 

[Stefse]

Det går an å gi mer pitch på vindturbinen. Dersom man ikke allerede ligger på 100% av optimal pitch. Men nå er vel ikke akkurat vindturbiner laget for reguleringskraft i utgangspunktet...

[Trestein]

Det går an å gi mer pitch på vindturbinen. Dersom man ikke allerede ligger på 100% av optimal pitch. Men nå er vel ikke akkurat vindturbiner laget for reguleringskraft i utgangspunktet...

Er man sikker på å hele tiden ha for mye vind hele tiden kan man ha et stort svinghjul på turbinen og regulere turtall ved å variere stigning. Men det fungerer kun i kraftig vind.

[Gjest Slettet+45613274]

Du påstår at stator og rotor ikke er magnetisk sammenkoblet. Hvordan ellers skal maskinen fungere?

 

Stabiliteten er til nettet, ikke til skipet. Og det er tregheten til massen og ikke induktansen som bidrar.

 

Og sammenkoblingen mellom generator og dieselmotor er via en direktekobling som er litt fleksibel.

https://www.mdpi.com/2071-1050/10/5/1605/pdf

 

https://adgefficiency.com/inertia-electricity-systems-energy-basics/

 

Det stemmer at noen typer async-motorer ikke har nevneverdig inertia, derav implementasjonen av synthetic inertia. 

[Twinflower]

https://www.mdpi.com/2071-1050/10/5/1605/pdf

 

https://adgefficiency.com/inertia-electricity-systems-energy-basics/

 

Det stemmer at noen typer async-motorer ikke har nevneverdig inertia, derav implementasjonen av synthetic inertia.

 

Nå har du snudd problemstillingen på hodet, samt misforstått diskusjonen og artiklene du linker til.

 

1) Problemet har aldri vært at asynkronmaskiner ikke har svingkraft

2) asynkronmaskiner HAR faktisk svingkraft ettersom de har en roterende rotor av stål og kopper

3) Den første artikkelen du linket til omhandler energikilder med manglende svingkraft, slik som f.eks vindturbiner. “Manglende” i denne sammenhengen er feil, de har absolutt svingkraft, men den er utrolig liten sammenliknet med 100 MW turbiner.

[Trestein]

Meiner å huske at et stort kraftverk som skulle bygges i Tyskland skulle tilkobles en gigantisk svingmasse som skulle stabilisere strømnettet. Tror dette var basert på et gigantisk svinghjul. Å bruke batteri til stabilisering via frekvensomformere kan nok gå så lenge effekten er stor nok til å erstatte produsenten som faller ut. Får et stort kraftverk utfall kan det være store effekter det er snakk om.

 

En stor svingmasse vil levere effekt før pådrag endres på en dieselmotor. Ofte kan man beregne effekt påslag ved å omregne endring i frekvens de første millisekundene når man kjenner rotasjonsenergi i systemet.

 

At et skip med batterier og frekvensomformere dropper mere i frekvens enn en diesel motor må bety at regulerings gain er satt for lavt eller at systemet har for liten effekt. Det bygges mange båter med slike systemer i dag. At frekvensvariasjoner skulle bli større enn på tradisjonelle systemer er rart. Vil tro at det skyldes dårlig commisioning.

[Gjest Slettet+45613274]

Nå har du snudd problemstillingen på hodet, samt misforstått diskusjonen og artiklene du linker til.

 

1) Problemet har aldri vært at asynkronmaskiner ikke har svingkraft

2) asynkronmaskiner HAR faktisk svingkraft ettersom de har en roterende rotor av stål og kopper

3) Den første artikkelen du linket til omhandler energikilder med manglende svingkraft, slik som f.eks vindturbiner. “Manglende” i denne sammenhengen er feil, de har absolutt svingkraft, men den er utrolig liten sammenliknet med 100 MW turbiner.

Tull og vås, les hva jeg skriver. Ikke nevneverdig inertia.

[Twinflower]

Tull og vås, les hva jeg skriver. Ikke nevneverdig inertia.

Du har kommet skjevt ut i hele diskusjonen.

 

Årsaken til at jeg tok opp svingmoment fra asynkronmaskiner er fordi de (på et skip) er en bidragsyter i en kortslutning.

La oss si at det er flere asynkronmaskiner i drift med en total effekt på 1 MW. Generatorlasten på et skip av den typer jeg vanligvis jobber med er alt fra 1 til 20 MW, men typisk under 5.

Ved en kortslutning faller spenning og frekvens markant ettersom skipsnett er mye (mye) svakere enn landnettet.

I det øyeblikket frekvensen faller (la oss si fra 60 til 50 hz), så vil alle asynkronmotorer ha en rotor med høyere frekvens enn nettet (den lå sikkert rundt 58-59 hz fra før grunnet sakkingen). Når en rotor snurrer raskere enn stator så går effekten ut av maskinen og den bidrar dermed til kortslutningsstrømmen som om alle asynkromaskinene var en slags generator (bortsett fra manglende subtransient reaktans).

 

Tråden har videre sporet litt av angående forskjellene på synkron- og asynkronmaskin og hva svingmasse er.

På LAND har svingmassen i asynkronmaskiner ingenting å si fordi den kun ombefattes av vekten/tregheten og hastigheten til rotor. Dette er altså musepiss når man ser på landnettet som helhet. Det samme gjelder tregheten/svingmassen til vindturbinene (blader, naselle, kobling etc).

 

Artikkelen denne tråden er basert på omhandler manglende STORE svingmasser i nettet. Det er de store generatorere som “regulerer” som det sies. De setter frekvensen mens alle de andre små generatorene (småkraft, vindkraft, invertere) de regulerer ikke, de bare “hiver seg på” og leverer sine dråper til nettet. Det har gått fint til nå fordi det er så mange store generatorer på nettet at det ikke merkes.

 

Problemet oppstår når “de mange små” tar over for de få store ettersom de store har fungert som giganske svinghjul. Uten denne svingmassen blir alt litt mindre stabilt og svingninger i frekvens oppstår lettere.

 

Min opprinnelige bekymring i denne tråden er inverteres manglende svingmasse siden det ble foreslått å benytte store batteribanker (som jo må forsyne nettet gjennom kraftelektronikk).

En annen debatant argumenterte for at det finnes teknologi eller metoder for at invertere kan emulere denne svingkraften og jeg har stilt spørsmålstegn ved hvordan dette fungerer uten å få noe svar på dette. Jeg har også lurt på hvordan denne emulerte svingkraften ville oppført seg ved store lastpåslag (som f.eks ved bryterfall eller generatorbortfall).

 

Er vi på samme side nå?

[dguzs]

Du påstår at stator og rotor ikke er magnetisk sammenkoblet. Hvordan ellers skal maskinen fungere?

 

Stabiliteten er til nettet, ikke til skipet. Og det er tregheten til massen og ikke induktansen som bidrar.

 

Og sammenkoblingen mellom generator og dieselmotor er via en direktekobling som er litt fleksibel.

 

I en asynkronmotor er rotor og stator "koblet" i det rotorbjelkene (squirrel cage) krysser magnetfeltet til statoren, altså det er ingen magnetisk feltkobling imellom da rotor ikke "har" eget magnetfelt. I synkronmotoren har rotoren eget magnerfelt og det er koblet fast til magnetfeltet til statoren.

Asynkronmotor bidrar ikke med treghet.

[Twinflower]

I en asynkronmotor er rotor og stator "koblet" i det rotorbjelkene (squirrel cage) krysser magnetfeltet til statoren, altså det er ingen magnetisk feltkobling imellom da rotor ikke "har" eget magnetfelt. I synkronmotoren har rotoren eget magnerfelt og det er koblet fast til magnetfeltet til statoren.

Asynkronmotor bidrar ikke med treghet.

At en asynkronmotor ikke har egne feltviklinger hindrer ikke rotor i å være magnetisk koblet til stator, den mest prekære forskjellen er at rotor sakker i forhold til stator. Det er denne sakkingen som setter opp magnetfeltet i asynkronmaskinens rotor.

 

Dette gjør de også sammenkoblet, jeg fatter ikke at dette ikke er innlysende for deg. Den bidrar også da selvsagt med treghet.

 

Hvilke emner har du tatt om elektriske maskiner og på hvilken institusjon ?

[Gjest Slettet+45613274]

At en asynkronmotor ikke har egne feltviklinger hindrer ikke rotor i å være magnetisk koblet til stator, den mest prekære forskjellen er at rotor sakker i forhold til stator. Det er denne sakkingen som setter opp magnetfeltet i asynkronmaskinens rotor.

 

Dette gjør de også sammenkoblet, jeg fatter ikke at dette ikke er innlysende for deg. Den bidrar også da selvsagt med treghet.

 

Hvilke emner har du tatt om elektriske maskiner og på hvilken institusjon ?

Hvorfor denne appellen til autoritet? Hva tror du at du er egentlig?

 

Kan du presisere, er du enig i at en async motor har mye mindre inertia enn en sync motor, men dette kan kompenseres med synthetic inertia control?

[Twinflower]

Hvorfor denne appellen til autoritet? Hva tror du at du er egentlig?

 

Kan du presisere, er du enig i at en async motor har mye mindre inertia enn en sync motor, men dette kan kompenseres med synthetic inertia control?

Selvsagt har en asynkronmaskin lavere treghet enn en synkronmaskin, den har jo ikke poler på rotoren. Det er uansett ikke den indre tregheten vi snakker om i denne tråden. Det er hva som henger på akslingen til rotor.

 

Jeg vet ikke hvordan syntetisk treghet skal fungere eller vil fungere i ulike sammenhenger, så jeg kan overhodet ikke svare på spørsmålet. Og igjen, det er ikke rotorens treghet som blir kompensert, men den “lette” lasten på den.

 

Når det kommer til autoritet så får det være din påstand.

Bakgrunnen min er at jeg jobber mye med disse tingene og har en intuitiv og matetisk forståelse for hvordan ting henger sammen. Jeg jobber også som utvikler av kraftsystemer som inneholder de komponentene vi snakker om.

De tingene som er nye for meg spør jeg om, slik som den emuleringen av treghet.

[BippeStankelbein]

En guttunge står der me skrujern i hånda

og mekker fars gamle Kurér.

Bak igjenskrudde deksler står røra som jeksler

og venter på tannlege Per.

Men ledningen står i, så lillebror får i seg

lysverkets blå karamell,

og far står og mumler og hovmodig humrer:

"Jeg sa 'fra, men du hørte ikke lell!"

 

Hva var det jeg sa? Hva var det jeg sa?

Mens lillebror løper med gråten i hånda og snørra i fatle,

med stø kurs for mamma.

Hva var det far sa? Hva var det jeg sa?

Jeg sa 'fra at radio'n var ikke te'å leke med,

Jeg sa at du heller sku' gått og gjort leksene.

Hva var det jeg sa?

 

Det er så mange som står sånn med nesa i været

og vet hvordan allting sku' vært:

"Hadderem hørt på meg, så hadde saken vært grei,

her trenger vi ingen ekspert."

Så derfor håper vi ting går galt,

og at nytenking ikke går lett,

og det hjelper vi til med så godt som vi kan,

for det viktigste er å få rett:

 

Hva var det vi sa? Hva var det vi sa?

Vi sa det jo te' deg, det måtte gå sånn.

For når ting skal gjøres sånn, så må det ikke gjøres sånn, men SÅNN!

Hva var det vi sa? Hva var det vi sa?

Vi prøvde da ihvertfall, det var et ærlig forsøk,

men vi sku' begynt med det før, din konsulent-gjøk.

Hva var det vi sa?

 

Hypokonderen står der med rompa i været

og pynter en nyoppgravd grav.

Den er tom som et høl, for han har gravd den opp sjøl,

og han synes det er et fint høl han har.

Han sitter på kanten og dingler med beina

og tenker at sånn kan det gå.

Og han synes han er nødt te' å sett' opp ei støtte,

og under hans navn skal det stå:

 

Hva var det jeg sa? Hva var det jeg sa?

Nå kan du ha det så godt din fordømmade doktor,

for her ligger jeg, din udugelige blei!

Hva var det jeg sa? Hva var det jeg sa?

Jeg var aldri helt frisk, men litt døds-sjuk hver dag,

men du trudd'ikke på meg, samma hva jeg sa.

Hva var det jeg sa? Hva var det jeg sa?

 

-Øystein Sunde-

[BippeStankelbein]

Besvarer ikke spørsmålet mitt.

Jo det gjør det. Det står nøyaktig der han henviser.

Det fungerer ved at avgitt effekt fra omformeren justeres proporsjonalt med rocof.

Akkurat som et svinghjul, der effekt inn/ut er proporsjonal med turtallsendring derivert. Og for synkrongenerator er rocof = turtallsendring derivert.

Endret 17. april 2019 av BippeStankelbein

[BippeStankelbein]

Kødder du?

 

Er du elektroingeniør..?

Asynkronmaskin bidrar med inertia. Asynkronmaskiner kan også gå som generator, og da må de nødvendigvis også levere inertia fordi de har masse. Hvis rotoren roterer, så genererer den. Og hvis rotoren har masse, så har den treghet.

Endret 18. april 2019 av Hårek
Tull med sitat-tagg

[Fri diskusjon og kunnskap]

Hele problematiken er konstruert.

Alle nasjoner bør  ha ordninger som holder nødvendig kontroll i eget nett.  Det er ikke noe grunn til å globalisere u-kunnskap.

Greier de som har tatt denne oppgaven ikke dette så bør de overlate arbeidet til kompetente.

[BippeStankelbein]

Hele problematiken er konstruert.

Alle nasjoner bør ha ordninger som holder nødvendig kontroll i eget nett. Det er ikke noe grunn til å globalisere u-kunnskap.

Greier de som har tatt denne oppgaven ikke dette så bør de overlate arbeidet til kompetente.

Vi har ordninger.

Problemet er at det kommer Teslaer og vindmøller å kobler seg til nettet, uten å høre på advarslene som netteiere har fremmet i 10 år allerede.

Det blir for dumt å først ignorere advarslene utallige ganger, og etterpå komme å syte på manglende styring. Styring man selv valgte å ignorere. Hva mer syns du vi skulle gjøre? Brenne Teslaen din, og lenke oss til anleggsmaskinene som setter opp vindmøller?

Endret 17. april 2019 av BippeStankelbein

[Twinflower]

Jo det gjør det. Det står nøyaktig der han henviser.

Det fungerer ved at avgitt effekt fra omformeren justeres proporsjonalt med rocof.

Akkurat som et svinghjul, der effekt inn/ut er proporsjonal med turtallsendring derivert. Og for synkrongenerator er rocof = turtallsendring derivert.

Det du beskriver er D-leddet til en PID-regulator og det er akkurat dette som ikke fungerer i praksis ved store lastpåslag. Omformeren kommer på etterskudd og må løpe etter nettet sammenliknet med ekte svingmasse.

Jeg skal ta ut noen detaljerte trender neste gang jeg tester dette.

Endret 18. april 2019 av Twinflower

[Twinflower]

 

Så da ser vi hvor forskjellig er utstyr beregnet på forskjellig bruk. I kraftnettet bruker man ROCOF i anleggene som leverer syntetisk inertia, det er den eneste måten å regulere hurtig nok.

 

Asynkrone motorer kan ikke bidra med noe treghet (inertia) fordi rotoren i en asynkronmaksin er bare et stykke gods som ikke er magnetisk koblet med statoren. I en synkronmaskin er rotoren en tung jævel med massevis av kobberviklinger som fungerer som magnetiske poler, og rotorfeltet er låst med statorfeltet.

 

Visste ikke at dieselgeneratorer ombord på skip hadde synkronmotorer. Trodde det var av vekthensyn ikke rasjonelt. Forstår heller ikke hvordan vil spinnet (L) til en synkronmotor la være å påvirke skipets stabilitet. Videre forstår jeg ikke hvordan vil en synkronmotor som oppføre seg i en kobling med en forbrenningsmotor - er det en kløtsj i mellom de?

 

Kødder du?

 

Er du elektroingeniør..?

 

Asynkronmaskin bidrar med inertia. Asynkronmaskiner kan også gå som generator, og da må de nødvendigvis også levere inertia fordi de har masse. Hvis rotoren roterer, så genererer den. Og hvis rotoren har masse, så har den treghet.

 

Ja?

[BippeStankelbein]

Det du beskriver er D-leddet til en PID-regulator og det er akkurat dette som ikke fungerer i praksis ved store lastpåslag. Omformeren kommer på etterskudd og må løpe etter nettet sammenliknet med ekte svingmasse.

Jeg skal ta ut noen detaljerte trender neste gang jeg tester dette.

Selvsagt må den løpe på etterskudd, alle regulatorer må det, all den tid endringer og forstyrrelser ikke er kjent på forhånd.

Det er bare sånn det må være, i mangel på spåkoneregulator som kan ta høyde for fremtiden.