Sol- og vindenergi gir nettproblemer: Statnett ser etter løsninger

[EHDisen]

"The paper provides evidence for the substitution effect in solar PV and hydropower, but not in wind power sources."

https://www.researchgate.net/publication/323369639_Have_fossil_fuels_been_substituted_by_renewables_An_empirical_assessment_for_10_European_countries 

[Twinflower]

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.

Når man bremser en asynkronmotor så flyter energien tilbake mot nettet.

Dette er enklest å se når den er styrt av en omformer siden man får høyere spenning ut av motoren enn omformeren prøver å tilsette. Følgelig stiger DC-linkspenningen og energi flyter inn i DC-linkkondensatoren via friløpsdiodene.

Samme skjer ved en kortslutning i nettet med påfølgende frekvens- og spenningsdipp: asynkronmaskiner bidrar til kortslutningsstrømmen.

 

Jeg mener dette betyr at de er magnetisk sammenkoblet.

 

Angående deres bidrag som svingmasse så er vi enige om at det ikke har noen betydning. På skip har de en betydning i form av kortslutningsbidraget, ikke ellers (avhengig av hvor stor andel av kraftsystemet de utgjør).

 

 

Om man hadde satt opp en 100 MW asynkronmaskin med svinghjul så hadde den derimot fungert som svingmasse mot et stivt nett på land også. Den ville kompensert frekvensdipper raskt men ikke like kontant som en synkronmaskin pga tidskonstanten til rotorfeltet.

[Jens Kr. Kirkebø]

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....

Akkurat om vi ikke hadde behov for på langt nær alle olje- og gassfeltene som er bygget ut, det er jo lenge siden vi ble selvforsynt med olje og gass...

 

Men mulig det er greit å ha noen attraktive varer å eksportere også? En interessant tanke. 

[Twinflower]

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.

 

 

 

 

 

Har levert to anlegg med med isoc og ett med droop.

PMS var satt opp med droopcomp i det siste anlegget (ikke vår leveranse).

Jeg laget en liten mini-PMS i batteristyringen for å holde orden på dieselmotorene, men måtte sløve ned batteriet for at det ikke skulle komme i utakt med resten av anlegget.

Se for deg en test hvor styrmann står på bro og gir full gass på thrusterne, så null last, så koble ut en generator med full last osv. Resultatet i de testene med skarp tunet batteriomformer var ustabilitet. Etter at jeg sløvet det ned fungerte dette mye bedre, men med eneste «problem» at blinket varte litt lenger når man dunket ut generatorene slik at batteriet var eneste kilde. Dette tilsvarte i noen av testene nesten et 100% laststeg (før PMS dro av momentet).

[EHDisen]

 

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....

Akkurat om vi ikke hadde behov for på langt nær alle olje- og gassfeltene som er bygget ut, det er jo lenge siden vi ble selvforsynt med olje og gass...

 

Men mulig det er greit å ha noen attraktive varer å eksportere også? En interessant tanke. 

Vindinfrastrukturen er i sin helhet en parasitt på den opprinnelige systemet med kilder og nett. Handelen med grønne sertifikater, subsidier osv er en virksomhet som er frikoplet fra den fysiske flyten av MWh i kablene. Du så kanskje min link under om at rapportert produksjon av vindkraft ikke fører til mindre produksjon av de pålitlige kildene. Det hele er et kasino som ikke har noe med den reelle økonomien eller kraftsituasjonen å gjøre. Det hele burde forbys og rettssaker opprettes for å kamme tilbake så mye av pengene som mulig. Da blir det kanskje ikke så attraktivt lengre.

[BippeStankelbein]

Akkurat om vi ikke hadde behov for på langt nær alle olje- og gassfeltene som er bygget ut, det er jo lenge siden vi ble selvforsynt med olje og gass...

 

Men mulig det er greit å ha noen attraktive varer å eksportere også? En interessant tanke.

 

 

Tja. Blir ikke det litt selge sand i Sahara konsept? Hvor blåser det så lite at det er bedre å dra kabel hit og kjøpe vindkraften av oss? Enn å bare bygge vindmøllene selv?

[Nautica]

Det var da utrolig mye usynkront prat her

Endret 18. april 2019 av Nautica

[Sturle S]

Danskane får visst dette betre til. TU hadde ein artikkel i fjor om at Danmark klarde seg utan roterande masse i store kraftverk i totalt 41 døger i 2017. Somme desentrale fjernvarmeraftverk var på nett, men dei utgjorde ein veldig liten del av forsyninga:

https://www.tu.no/artikler/dansk-stromsystem-kjorte-uten-store-kraftverk-i-totalt-41-dogn/426872

 

Både moderne vindturbinar og nye HVDC-anlegg kan bidra med frekvensstøtte.

[Gjest Slettet+45613274]

Når man bremser en asynkronmotor så flyter energien tilbake mot nettet.

Dette er enklest å se når den er styrt av en omformer siden man får høyere spenning ut av motoren enn omformeren prøver å tilsette. Følgelig stiger DC-linkspenningen og energi flyter inn i DC-linkkondensatoren via friløpsdiodene.

Samme skjer ved en kortslutning i nettet med påfølgende frekvens- og spenningsdipp: asynkronmaskiner bidrar til kortslutningsstrømmen.

 

Jeg mener dette betyr at de er magnetisk sammenkoblet.

 

Angående deres bidrag som svingmasse så er vi enige om at det ikke har noen betydning. På skip har de en betydning i form av kortslutningsbidraget, ikke ellers (avhengig av hvor stor andel av kraftsystemet de utgjør).

 

 

Om man hadde satt opp en 100 MW asynkronmaskin med svinghjul så hadde den derimot fungert som svingmasse mot et stivt nett på land også. Den ville kompensert frekvensdipper raskt men ikke like kontant som en synkronmaskin pga tidskonstanten til rotorfeltet.

Har du noen dokumentasjon på at et "kunstig" svinghjul i praksis er dårligere enn et tradisjonelt synkron-system, når det kommer til frekvensstabilisering?

 

Korrekt meg gjerne, men det vil si at en batteribasert spinning reserve ikke er like god som et svinghjul for frekvensstabilisering?

[Twinflower]

Har du noen dokumentasjon på at et "kunstig" svinghjul i praksis er dårligere enn et tradisjonelt synkron-system, når det kommer til frekvensstabilisering?

 

Korrekt meg gjerne, men det vil si at en batteribasert spinning reserve ikke er like god som et svinghjul for frekvensstabilisering?

Dokumentasjon?

 

Jeg synes det sier seg selv, med mindre denne kunstige tregheten til ABB/Siemens fungerer slik jeg har blitt fortalt her.

 

Poenget mitt er at et svinghjul ikke må tenke seg om, det virker direkte som følge av fysikken. Der *er* en ekte masse som har treghet. Kraftelektronikk må sette opp et kunstig felt etter den skjønner at noe foregår. Om de greier dette fort nok til at det blir ekvivalent synes jeg er veldig spennende, og jeg skulle gjerne sett noen trender med laststeg hvor dette sammenliknes.

[Gjest Slettet+45613274]

Dokumentasjon?

 

Jeg synes det sier seg selv, med mindre denne kunstige tregheten til ABB/Siemens fungerer slik jeg har blitt fortalt her.

 

Poenget mitt er at et svinghjul ikke må tenke seg om, det virker direkte som følge av fysikken. Der *er* en ekte masse som har treghet. Kraftelektronikk må sette opp et kunstig felt etter den skjønner at noe foregår. Om de greier dette fort nok til at det blir ekvivalent synes jeg er veldig spennende, og jeg skulle gjerne sett noen trender med laststeg hvor dette sammenliknes.

Dokumentasjon ja. Du kommer med en påstand som for meg virker tatt ut av luften.

 

Et svinghjul må tenke seg om jo, på samme måte som alt annet i naturen reagerer det først etter endringen har begynt. Jeg har personlig erfaring med systemer der svinghjul har blitt erstattet med kondensatorbank og visstnok fungert like bra. (jeg vil ikke gå i detalj) Derfor er jeg genuint nysgjerrig om du sitter på annen info.

 

Edit: og et svinghjul må følgelig sette opp et magnetfelt også?

Endret 19. april 2019 av Slettet+45613274

[Twinflower]

Dokumentasjon ja. Du kommer med en påstand som for meg virker tatt ut av luften.

 

Et svinghjul må tenke seg om jo, på samme måte som alt annet i naturen reagerer det først etter endringen har begynt. Jeg har personlig erfaring med systemer der svinghjul har blitt erstattet med kondensatorbank og visstnok fungert like bra. (jeg vil ikke gå i detalj) Derfor er jeg genuint nysgjerrig om du sitter på annen info.

 

Edit: og et svinghjul må følgelig sette opp et magnetfelt også?

Jeg har flere ganger skrevet at bakgrunnen for påstandene mine er egen erfaring fra testing av akkurat det vi snakker om. Systemet er programmert, testet og idriftsatt av meg på flere ulike installasjoner med ulike typer generatorer.

Det var ekstremt tydelig at forskjellen mellom ekte svingmasse fra generatorer og effekt fra batterier via invertere var fundamental ved store lastpåslag. Jeg skal ta ut mer detaljerte trender til deg ved neste anledning.

 

Et ekte svinghjul eller svingmasse fra generatorer må også sette opp magnetfelt når nettet endrer seg. Men ettersom dette blir backet opp av tregheten som pusher på bakfra så blir det mer kontant i møte på laststeg. Sagt med andre ord: motfeltet som lasten prøver å sette opp blir banet ned av feltet med tregheten bak seg. Denne effekten har jeg til gode å se fra en inverter.

[Gjest Slettet+45613274]

Jeg har flere ganger skrevet at bakgrunnen for påstandene mine er egen erfaring fra testing av akkurat det vi snakker om. Systemet er programmert, testet og idriftsatt av meg på flere ulike installasjoner med ulike typer generatorer.

Det var ekstremt tydelig at forskjellen mellom ekte svingmasse fra generatorer og effekt fra batterier via invertere var fundamental ved store lastpåslag. Jeg skal ta ut mer detaljerte trender til deg ved neste anledning.

 

Et ekte svinghjul eller svingmasse fra generatorer må også sette opp magnetfelt når nettet endrer seg. Men ettersom dette blir backet opp av tregheten som pusher på bakfra så blir det mer kontant i møte på laststeg. Sagt med andre ord: motfeltet som lasten prøver å sette opp blir banet ned av feltet med tregheten bak seg. Denne effekten har jeg til gode å se fra en inverter.

Aha. Dette kommer mest sannsynlig av enten limits i batterisystemet eller dårlig control loop.

[Twinflower]

Aha. Dette kommer mest sannsynlig av enten limits i batterisystemet eller dårlig control loop.

Jeg har full kontroll på batterilimiterene (jeg har programmert hvordan de skal overholdes).

 

Control loopen til omformeren er det kraftelektronikkprodusenten som står for, men de kunne ikke forbedre dette de heller.

 

De to ytre control loopene er mitt ansvar, men de skal ikke ta ms-responderingen, det skal ligge i DSP-en til kraftelektronikken.

 

 

Edit: laststegene jeg snakker om er på 50-80 % av ytelsen til inverteren. 1.0-1.5 MW.

 

Hvilke laststeg måtte kondensatorbanken håndtere?

Endret 19. april 2019 av Twinflower

[Gjest Slettet+45613274]

Jeg har full kontroll på batterilimiterene (jeg har programmert hvordan de skal overholdes).

 

Control loopen til omformeren er det kraftelektronikkprodusenten som står for, men de kunne ikke forbedre dette de heller.

 

De to ytre control loopene er mitt ansvar, men de skal ikke ta ms-responderingen, det skal ligge i DSP-en til kraftelektronikken.

 

 

Edit: laststegene jeg snakker om er på 50-80 % av ytelsen til inverteren. 1.0-1.5 MW.

 

Hvilke laststeg måtte kondensatorbanken håndtere?

Rundt 50 MW, dog er dette veldig spesielt utstyr.

[Twinflower]

Rundt 50 MW, dog er dette veldig spesielt utstyr.

På er stivt nett, ikke sant? Vil banken klare 50 MW laststeg uten særlig hikke i frekvens og spenning om alle andre generatorer falt ut og den måtte drive sin egen øy?

 

 

På skip er 10% fall i frekvens og 15% fall i spenning innenfor klassekrav, og enda større fall tillates i transiente situasjoner som kortslutning og bryterfall etc.

Så ikke bare skal effekten trykkes opp igjen, man må spinne opp frekvensen også (også på de DOL-motorene som har begynt å bremse ned).

 

Det blir ikke helt det samme altså.

[Gjest Slettet+45613274]

På er stivt nett, ikke sant? Vil banken klare 50 MW laststeg uten særlig hikke i frekvens og spenning om alle andre generatorer falt ut og den måtte drive sin egen øy?

 

 

På skip er 10% fall i frekvens og 15% fall i spenning innenfor klassekrav, og enda større fall tillates i transiente situasjoner som kortslutning og bryterfall etc.

Så ikke bare skal effekten trykkes opp igjen, man må spinne opp frekvensen også (også på de DOL-motorene som har begynt å bremse ned).

 

Det blir ikke helt det samme altså.

Nei det er øy. Men som sagt jeg forventer ikke at dette er et system andre kan bruke. Det ligger et par prisklasser over fornuft.

[BippeStankelbein]

Danskane får visst dette betre til. TU hadde ein artikkel i fjor om at Danmark klarde seg utan roterande masse i store kraftverk i totalt 41 døger i 2017. Somme desentrale fjernvarmeraftverk var på nett, men dei utgjorde ein veldig liten del av forsyninga:

https://www.tu.no/artikler/dansk-stromsystem-kjorte-uten-store-kraftverk-i-totalt-41-dogn/426872

 

Både moderne vindturbinar og nye HVDC-anlegg kan bidra med frekvensstøtte.

Danskene støtter seg på tungvekterne til tyskland blandt flere, og så går de etterpå ut å skryter: "se hva lilleputtene våre klarer, vi har ingen tungvektere vi".

[Twinflower]

Nei det er øy. Men som sagt jeg forventer ikke at dette er et system andre kan bruke. Det ligger et par prisklasser over fornuft.

Høres ut som noe oljebransjen har betalt for. Er det en pipeline eller et raffineri eller noe?

 

Edit: du svarte ikke på spørsmålet om den tar et så stort laststeg uten nevneverdig dipp i frekvens og spenning

Endret 19. april 2019 av Twinflower

[Gjest Slettet+45613274]

Høres ut som noe oljebransjen har betalt for. Er det en pipeline eller et raffineri eller noe?

 

Edit: du svarte ikke på spørsmålet om den tar et så stort laststeg uten nevneverdig dipp i frekvens og spenning

Nei. Husker ikke kravene for frekvens og spenning i transient, men static i spenning er i ppm-området.