Sol- og vindenergi gir nettproblemer: Statnett ser etter løsninger

[Twinflower]

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.

Og derfor virker det ikke like godt som naturlig svingmasse.

 

Så fint at vi for første gang er enig om noe ?

[BippeStankelbein]

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...

 

Vindurbiner er pr. definisjon ikke regulerbar kraft.

Begrepet regulerbar kraft handler ikke om hvorvidt man kan regulere pådraget på generatoren, for det kan man på alle kraftverk uansett.

Begrepet regulerbar kraft betyr at man kan regulere kilden som driver generatoren, slik at man kan velge om, og hvor mye, av energikilden man il bruke nå, og hvor mye man vil spare til senere.

 

Kan du regulere vinden? Kan du spare vinden til senere? Ergo, er vindkraft ikke regulerbar kraft.

Kan du styre elva? Kan du spare vannet i elva til senere? Ergo er elvekraft ikke regulerbar kraft.

Kan du styre slusene på demningen? Kan du spare vannet i demningen til senere? Ergo er magasinert vannkraft regurbar kraft.

Kan du styre uranlageret ditt? Kan du spare uranet til senere? Ergo er atomkraft regulerbar kraft.

[BippeStankelbein]

Og derfor virker det ikke like godt som naturlig svingmasse.

 

Så fint at vi for første gang er enig om noe

 

Selvsagt virker det like godt som naturlig svingmasse, det er akkurat det samme naturlig svingmasse gjør også.

Naturlig svingmasse leverer heller ingen effekt, før turtallsENDRING er et faktum.

Og nåt turtallsENDRIG har skjedd, da er man allere borte fra settpunktet sitt.

ROCOF = P

eller dRPM/dt = P

Er akkurat det samme, i et kraftnett drevet av synkrongeneratorer. Og det er vårt landbaserte nett.

Om det er ideelt eller ikke er en annen sak.

Det ER sånn, og det har nok bare blitt sånn av historiske årsaker og naturlig utvikling.

Da man begynte å bygge ut kraftnettet, så var nok svinghjul det eneste hjelpemiddelet man hadde for å spise opp brå effektendringer. Og siden har det nu bare vært sånn.

[Twinflower]

Selvsagt virker det like godt som naturlig svingmasse, det er akkurat det samme naturlig svingmasse gjør også.

Naturlig svingmasse leverer heller ingen effekt, før turtallsENDRING er et faktum.

Og nåt turtallsENDRIG har skjedd, da er man allere borte fra settpunktet sitt.

ROCOF = P

eller dRPM/dt = P

Er akkurat det samme, i et kraftnett drevet av synkrongeneratorer. Og det er vårt landbaserte nett.

Om det er ideelt eller ikke er en annen sak.

Det ER sånn, og det har nok bare blitt sånn av historiske årsaker og naturlig utvikling.

Da man begynte å bygge ut kraftnettet, så var nok svinghjul det eneste hjelpemiddelet man hadde for å spise opp brå effektendringer. Og siden har det nu bare vært sånn.

Stønn.

Et svinghjul må ikke tenke seg om og det har heller ikke tidsforsinkelse. Det har regulatorer og kraftelektronikk.

 

Du vil ha problemer med å få de to tingene til å oppføre seg på samme måte.

 

Hvis du får det til, vis meg grafene.

[BippeStankelbein]

Stønn.

Et svinghjul må ikke tenke seg om og det har heller ikke tidsforsinkelse. Det har regulatorer og kraftelektronikk.

 

Du vil ha problemer med å få de to tingene til å oppføre seg på samme måte.

 

Hvis du får det til, vis meg grafene.

 

Det må ikke en mikrokontroller heller, med mindre du driver en ren teoriøvelse nå.

I praksis så er 50hz det samme som 0,0005 hz, for en microkontroller.

Den går i sleep-mode mellom hver gang sinusbølgen krysser 0, og våkner på interrupt når det skjer.

Mesteparten av tiden ligger mikrokontrolleneren bare å venter på at det skal være noe arbeid å gjøre for den.

Dette eeeer så treige prosesser, og det gååååår så sakte, at det blir feil å tro at mikrokontrolleren blir falskehalsen i systemet.

Det blir som å kjøre skolebuss ut på racerbanen, og være redd for at man blir liggende bak en F1 bil man ikke kommer forbi.

Ain't gonna happen

[dguzs]

 

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.

 

Ok, jeg tror vi misforstår hverandre pga av konteksten. Generellt så har selvfølgelig rotoren til en asynkron motor treghet fordi den har masse. Men her, trodde jeg, snakket vi i kontekst "synkrone kraftsystem" - for det er jo det artikkelen handler om. Og i det kontekstet så regner man ikke med at asynkrone motorer bidrar med noe som helst inertia, fordi tregheten er så forsvinnende liten ift synkrone maskiner.

[dguzs]

 

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 ?

Vi misforstår hverandre. Jeg prøver å forklare igjen med et annet eksempel.

I en asynkron maskin kan ikke rotoren påvirke statorens felt på noe som helst måte, statorens felt er helt uavhengig og bryr seg katta om hva rotoren gjør. Ergo er statoren ikke koblet til rotoren. Rotoren er dog koblet til statoren gjennom Lorenzkraften. La oss kalle denne situasjonen for en enveis kobling.

I en synkron maskin påvirker rotoren statoren gjennom magnetfeltet sitt. Det rotoren gjør vil statoren merke. Her er rotoren og statoren gjensidig magnetisk koblet og låst til hverandre.

[BippeStankelbein]

Vi misforstår hverandre. Jeg prøver å forklare igjen med et annet eksempel.

I en asynkron maskin kan ikke rotoren påvirke statorens felt på noe som helst måte, statorens felt er helt uavhengig og bryr seg katta om hva rotoren gjør. Ergo er statoren ikke koblet til rotoren. Rotoren er dog koblet til statoren gjennom Lorenzkraften. La oss kalle denne situasjonen for en enveis kobling.

I en synkron maskin påvirker rotoren statoren gjennom magnetfeltet sitt. Det rotoren gjør vil statoren merke. Her er rotoren og statoren gjensidig magnetisk koblet og låst til hverandre.

 

Hvis du mener det, så må du prøve å sette fart på rotorakslingen, mens du slikker på klemmene til stator. Så kan du smake hvor lite påvirkning rotorfeltet har statorfeltet.

Warning! Danger to life....

[BippeStankelbein]

Ok, jeg tror vi misforstår hverandre pga av konteksten. Generellt så har selvfølgelig rotoren til en asynkron motor treghet fordi den har masse. Men her, trodde jeg, snakket vi i kontekst "synkrone kraftsystem" - for det er jo det artikkelen handler om. Og i det kontekstet så regner man ikke med at asynkrone motorer bidrar med noe som helst inertia, fordi tregheten er så forsvinnende liten ift synkrone maskiner.

I tradisjonell lære så var det slik. Nå begynner det å komme så mye småkraft og vindkraft med asynkronmaskiner, at vi må etterhvert inkludere dem. Særlig fordi disse ofte er plassert på steder der nettet er mindre stivt, og deres (manglende) bidrag til statikk derfor utgjør forholdsvis mere enn hva merkeytelse tilsier.

 

Hvis vi ikke tar hensyn til dette, så vil "fri diskusjon og kunnskap" avsette oss som inkompetent vet du Han savner visst folk som forstår dette

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

[EremittPåTur]

Det nordiske nettet kunne nok også være tjent ved å ha batterilagring i tillegg til de mer tradisjonelle løsningene. Det er ikke store summer det koster for batterier som kan respondere med f.eks 100-500 MW innenfor 150 ms, og opprettholde effekten i 15-60 minutter.

 

Det nordiske nettet kunne vert tjent med å ikke overkomplisere reguleringen av forsynings- sikkerheten. Det tror jeg er bottomline her. Vind har ingenting i våre kraftsystemer å gjøre.

[KLAB19]

Ok, jeg tror vi misforstår hverandre pga av konteksten. Generellt så har selvfølgelig rotoren til en asynkron motor treghet fordi den har masse. Men her, trodde jeg, snakket vi i kontekst "synkrone kraftsystem" - for det er jo det artikkelen handler om. Og i det kontekstet så regner man ikke med at asynkrone motorer bidrar med noe som helst inertia, fordi tregheten er så forsvinnende liten ift synkrone maskiner.

 

Til en avvekslig en veldig intresant tråd.

Sitter med et bestemt inntrykk av at debatantene har erfaring fra litt forskjellige sider av kraftforsyningen og derved litt forskjellig vinkling i forhold til tematikken.

 

Med utganspunkt i at det er generatorer vi snakker om, vil jeg bare nevne at hovedforskjellen på en synkron og en asynkron generator er hvor den henter strøm til magnetiseringen fra.

 

I synkron generatoren har rotoren sin egen magnetisering, som oftest i form av spoler som tilføres en regulert strøm via en spenningsregulator og en egen strømkilde.

 

Asynkron generatoren henter strøm til sin magnetisering fra nettet. Den må først ha strøm inn i statoren for å bygge opp magnetfeltet før den kan begynne å mate strøm ut. Etter det er de selvregulerende mot nettet. De er derfor helt avhengige av en annen, regulert strømkilde for å få startet genereringen og kan ikke opperere alene i nettet.Startstrømmen i en asynkron generator kan som oftest sammenlignes med startstrømmen i en tilsvarende størrelse motor. Asynkron generator er en billigere løsning enn synkron generator og brukes derfor i endel mindre småkraft. Tror ikke jeg har sett noen over 1 MW, men det betyr ikke at det ikke finnes.

 

Twinflower har helt rett i at en Asynkron motor kan generere strøm i en kort periode hvis hovednettet faller ut, men det betinger at den er tilkoblet noe med tilstrekkelig inerta til å holde rotasjonen i gang (et svinghjul for eksempel), og den vil bare klare å levere strøm så lenge magnetfeltet i statoren opprettholdes. I det store hovednettet blir denne produksjonen forsvinnende liten, mens det i et begrenset nett som på en båt kan det utgjøre ganske mye.

[dguzs]

 

Vi misforstår hverandre. Jeg prøver å forklare igjen med et annet eksempel.

I en asynkron maskin kan ikke rotoren påvirke statorens felt på noe som helst måte, statorens felt er helt uavhengig og bryr seg katta om hva rotoren gjør. Ergo er statoren ikke koblet til rotoren. Rotoren er dog koblet til statoren gjennom Lorenzkraften. La oss kalle denne situasjonen for en enveis kobling.

I en synkron maskin påvirker rotoren statoren gjennom magnetfeltet sitt. Det rotoren gjør vil statoren merke. Her er rotoren og statoren gjensidig magnetisk koblet og låst til hverandre.

Hvis du mener det, så må du prøve å sette fart på rotorakslingen, mens du slikker på klemmene til stator. Så kan du smake hvor lite påvirkning rotorfeltet har statorfeltet.

Warning! Danger to life....

I en asynkron generator vil det roterende feltet til statoren være fullstendig upåvirket av det rotoren gjør. Det var poenget mitt.

 

Ang. inertia og asynkrone maskiner. Man tar ikke hensyn til asynkrone maskiner når man regner på inertia i kraftnettet. Dette gjelder både for det nordiske og det kontinentale synkrone nettet. Jeg jobber for en TSO. Hverken PSSE eller NEPLAN tar hensyn til asynkrone maksiner i inertia-beregningene.

[Espen Hugaas Andersen]

Det nordiske nettet kunne vert tjent med å ikke overkomplisere reguleringen av forsynings- sikkerheten. Det tror jeg er bottomline her. Vind har ingenting i våre kraftsystemer å gjøre.

Norge er kanskje det beste landet i verden for vindkraft. De store vannkraftreservene gjør at man effektivt sett kan buffre vindkraft fra perioder med mye vind til perioder med lite vind.

 

Men strømnettet vil fortløpende trenge små tilpassninger for at alt skal fungere som ønsket, og det er noe vi bør ta hensyn til.

[BippeStankelbein]

Norge er kanskje det beste landet i verden for vindkraft. De store vannkraftreservene gjør at man effektivt sett kan buffre vindkraft fra perioder med mye vind til perioder med lite vind.

 

Men strømnettet vil fortløpende trenge små tilpassninger for at alt skal fungere som ønsket, og det er noe vi bør ta hensyn til.

 

Mulig det. Jupiter hadde vært et enda bedre sted for vindkraft, med den urolige atmosfæren som er der.

Men hvorfor? Vindkraft for vindkraftens skyld er da et noe tynt grunnlag for å bygge ut.

Det er ikke sånn at vi har noe behov for denne kraften, vi er nettoeksportør allerede....

[BippeStankelbein]

I en asynkron generator vil det roterende feltet til statoren være fullstendig upåvirket av det rotoren gjør. Det var poenget mitt.

 

Ang. inertia og asynkrone maskiner. Man tar ikke hensyn til asynkrone maskiner når man regner på inertia i kraftnettet. Dette gjelder både for det nordiske og det kontinentale synkrone nettet. Jeg jobber for en TSO. Hverken PSSE eller NEPLAN tar hensyn til asynkrone maksiner i inertia-beregningene.

 

Vel, hvordan kan statorens roterende felt være upåvirket av hva rotoren gjør, samtidig som rotoren definitivt kan både trekke, og leve strøm/effekt igjennom statorens viklinger? Hvis det ikke skjer vha rotorens påvirkning av statorens felt, hvordan skjer da overføringen av effekt?

[dguzs]

 

Ok, jeg tror vi misforstår hverandre pga av konteksten. Generellt så har selvfølgelig rotoren til en asynkron motor treghet fordi den har masse. Men her, trodde jeg, snakket vi i kontekst "synkrone kraftsystem" - for det er jo det artikkelen handler om. Og i det kontekstet så regner man ikke med at asynkrone motorer bidrar med noe som helst inertia, fordi tregheten er så forsvinnende liten ift synkrone maskiner.

 

Til en avvekslig en veldig intresant tråd.

Sitter med et bestemt inntrykk av at debatantene har erfaring fra litt forskjellige sider av kraftforsyningen og derved litt forskjellig vinkling i forhold til tematikken.

 

Med utganspunkt i at det er generatorer vi snakker om, vil jeg bare nevne at hovedforskjellen på en synkron og en asynkron generator er hvor den henter strøm til magnetiseringen fra.

 

I synkron generatoren har rotoren sin egen magnetisering, som oftest i form av spoler som tilføres en regulert strøm via en spenningsregulator og en egen strømkilde.

 

Asynkron generatoren henter strøm til sin magnetisering fra nettet. Den må først ha strøm inn i statoren for å bygge opp magnetfeltet før den kan begynne å mate strøm ut. Etter det er de selvregulerende mot nettet. De er derfor helt avhengige av en annen, regulert strømkilde for å få startet genereringen og kan ikke opperere alene i nettet.Startstrømmen i en asynkron generator kan som oftest sammenlignes med startstrømmen i en tilsvarende størrelse motor. Asynkron generator er en billigere løsning enn synkron generator og brukes derfor i endel mindre småkraft. Tror ikke jeg har sett noen over 1 MW, men det betyr ikke at det ikke finnes.

 

Twinflower har helt rett i at en Asynkron motor kan generere strøm i en kort periode hvis hovednettet faller ut, men det betinger at den er tilkoblet noe med tilstrekkelig inerta til å holde rotasjonen i gang (et svinghjul for eksempel), og den vil bare klare å levere strøm så lenge magnetfeltet i statoren opprettholdes. I det store hovednettet blir denne produksjonen forsvinnende liten, mens det i et begrenset nett som på en båt kan det utgjøre ganske mye.

Takk for at du tok deg tid til å moderere oss Følte også diskusjonen sklei ut fordi alle snakket ut i fra sitt eget stasted.

[dguzs]

 

I en asynkron generator vil det roterende feltet til statoren være fullstendig upåvirket av det rotoren gjør. Det var poenget mitt.

 

Ang. inertia og asynkrone maskiner. Man tar ikke hensyn til asynkrone maskiner når man regner på inertia i kraftnettet. Dette gjelder både for det nordiske og det kontinentale synkrone nettet. Jeg jobber for en TSO. Hverken PSSE eller NEPLAN tar hensyn til asynkrone maksiner i inertia-beregningene.

 

Vel, hvordan kan statorens roterende felt være upåvirket av hva rotoren gjør, samtidig som rotoren definitivt kan både trekke, og leve strøm/effekt igjennom statorens viklinger? Hvis det ikke skjer vha rotorens påvirkning av statorens felt, hvordan skjer da overføringen av effekt?

Statorens roterende felt vil aldri kunne påvirkes av rotoren til å rotere fortere eller saktere, altså rotoren har ikke påvirkning på feltets frekvens, noe som er tilfellet i en synkron generator. Det er sant at styrken til feltet i statoren viklinger vil endres, det har du rett i.

[KLAB19]

Jeg hadde en mellomting i tankene.

 

Grunnen til at jeg spør er fordi jeg har nylig testet batterisystemer på skip.

Med vanlige dieselgeneratorer er nettet svakt, men likevel sterkt nok til at hvis én av to generator faller ut av (hvor begge er lastet 50% av nominell), så blir det et lite blink i lyset.

Hvis man gjør samme test hvor én av de to generatorene er en tilsvarende størrelse inverter med batteribank så blir blinket i lyset så markant og langvarig at man i sitt stille sinn tenkte at nå ble det blackout. Frekvensen kan dippe 20% i enkelte tilfeller før nettet drar seg opp.

 

Årsaken til dette er selvsagt den manglende svingmassen, og jeg lurer på hvordan en omformer kan emulere denne.

 

Jeg lurer også på om den teknologien du henviser til er ment for slike laststeg eller har en mer glatteeffekt på nettet.

I tilfellet du beskriver over her tror jeg du må se hvordan effektreguleringen mellom de tre aktuelle enhetene er satt opp.

 

Ut fra beskrivelsen vil jeg gjette at du bare bruker frekvensen som referanse, og at de to generatorene er satt opp med Droop regulering?

 

For å få det til å virke tilfredstillende må du ha en eller annen form for overliggende kommulikasjon mellom de tre kraft leverandørene (2xGen + Inv). En PMS eller tilsvarende. I mange tilfelle er en load sharing løsning tilstrekkelig til å få det til å virke. Du vil da også kunne kjøre generatorene dine i Isocron modus (frekvensregulering) og vil da sannsynligvis oppleve at nettet ditt blir mere stabilt.

 

Inverteren din kan sannsynligvis levere strøm umiddelbart fra den får beskjed om det. Men, når du kjører generator i Droop så har du allerede lagt inn at du godtar et frekvensavvik alt etter hvilke last du har. En løsning som brukes mye offshore er å legge en generator i Isocron og en (eller flere) i Droop. Da vil den generatoren som ligger i Isocron stabilisere nettet og holde frekvensen, men også ta lastvariasjonene. Den som ligger i Droop vil da bli liggende på innstilt last, men også bidra hvis lastvariasjonene blir store.

 

Hvis inverteren din "egentlig" er satt opp til å være Isocron, men er manipulert til å følge frekvensavviket til en generator som går i Droop, så er det fullt fortsåelig at den er enormt treg til å respondere på utfall av generatoren. I så fall vil den også bli veldig var for lastvariasjoner når den går alene. Jeg vil gjette at det er ganske lett å få den til å falle av nett også.

 

 

 

 

 

[dguzs]

 

Norge er kanskje det beste landet i verden for vindkraft. De store vannkraftreservene gjør at man effektivt sett kan buffre vindkraft fra perioder med mye vind til perioder med lite vind.

 

Men strømnettet vil fortløpende trenge små tilpassninger for at alt skal fungere som ønsket, og det er noe vi bør ta hensyn til.

 

Mulig det. Jupiter hadde vært et enda bedre sted for vindkraft, med den urolige atmosfæren som er der.

Men hvorfor? Vindkraft for vindkraftens skyld er da et noe tynt grunnlag for å bygge ut.

Det er ikke sånn at vi har noe behov for denne kraften, vi er nettoeksportør allerede....

Nettoeksportør i våte år, nettoimport i tørre år. Så med de 30-50 TWh ekstra som trengs nå til å elektrifisere resten av samfunnet slik Statnett har regnet ut, må den kraften komme et sted. Vind...eller et kjernekraftverk.

[BippeStankelbein]

Statorens roterende felt vil aldri kunne påvirkes av rotoren til å rotere fortere eller saktere, altså rotoren har ikke påvirkning på feltets frekvens, noe som er tilfellet i en synkron generator. Det er sant at styrken til feltet i statoren viklinger vil endres, det har du rett i.

 

Jo så absolutt kan rotoren (i asynkronmaskinen) påvirke statorens felt til å rotere fortere eller saktere.

Jo større sakking en asynkronmotor har, jo større dreiemomentet har den (grovt forenklet, men det holder for denne diskusjonen, sakkekurven var ikke poenget her).

Dreiemomentet, og dermed effekten, motoren eller generatoren yter påvirker frekvensen i stator direkte.

Den eneste forskjellen mellom synkron, og asynkron generator i denne sammenheng, er at asynkronmaskinen må sakke før den yter effekt, og dermed også påvirke frekvens. Men det gjør den så snart du setter dreiemoment på den.

Endret 18. april 2019 av BippeStankelbein