Sol- og vindenergi gir nettproblemer: Statnett ser etter løsninger

[Trestein]

I følge nve er det ikke noe forbedring å spore. Vi er omtrent på snittet. Prisene er høye. Hvor fordelene er er uvisst

 

https://www.nve.no/energiforsyning-og-konsesjon/energiforsyningsdata/magasinstatistikk/

[EHDisen]

 

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. 

Om det ikke regner, kommer det nok ikke til å blåse heller. Å satse på sol i dette nedsnødde vinterland utenfor hobbybruk og snøskuffe er det vel ikke så mange som tar til ordet for. Ellers er det kul med svinghjul i vakuum. Si ira når du har sett et og send et bilde. Men fra spøk til revolver : Visst finns det seriøse studier på syntetisk svingmasse. Men det som er publisert hittil inngir ikke noe tiltro til at slik software kan rulles ut slik at det monner overfor alle mulige driftssituasjoner med SAMTIDIG signifikant økning av pålitelig effektreserve.

[EHDisen]

I følge nve er det ikke noe forbedring å spore. Vi er omtrent på snittet. Prisene er høye. Hvor fordelene er er uvisst

 

https://www.nve.no/energiforsyning-og-konsesjon/energiforsyningsdata/magasinstatistikk/

 

Jovisst, takk for det. Men en vil se om feed-in produserte vindkrafttimer ubønnhørlig gir seg utslag i enten innspart magasinressurs eller innspart fallressurs. Da må dataene forfines i tid og korrigeres ned til under prosentnivå iom at vind nå bare utgjør 3%. Det er ikke feed-in fra rotorblader i løse lufta som betyr noe men feed-out fakturert til kaffemaskinen. Feks er jeg usikker på om total produksjon er det samme som totalt fakturert dvs om stand-by er inkludert. Nedbørsprofiler, effektkjøring og overrisling er fenomen som må korrigeres bort før magasinvannet kan indekseres.

[BippeStankelbein]

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.

Men om den samme energien ligger opplagret i et batteri, og i kondensatorer på omformerens DClink, hva er egentlig forskjellen?

Den energien er da akkurat like tilgjengelig på et øyeblikk.

Og for en microkontroller som har en milliard hjerteslag i sekundet eller så, så er ikke reaksjonstid noe å bekymre seg for. Mikrokontrolleren har tenkt seg om 20 millioner ganger allerede, før spenningen har gjort en sykel.

[Trestein]

Jovisst, takk for det. Men en vil se om feed-in produserte vindkrafttimer ubønnhørlig gir seg utslag i enten innspart magasinressurs eller innspart fallressurs. Da må dataene forfines i tid og korrigeres ned til under prosentnivå iom at vind nå bare utgjør 3%. Det er ikke feed-in fra rotorblader i løse lufta som betyr noe men feed-out fakturert til kaffemaskinen. Feks er jeg usikker på om total produksjon er det samme som totalt fakturert dvs om stand-by er inkludert. Nedbørsprofiler, effektkjøring og overrisling er fenomen som må korrigeres bort før magasinvannet kan indekseres.

Betyr dette at alle vindmøllene vi har rasert øysamfunn langs kysten med ikke synes på statestikken?

[Twinflower]

Men om den samme energien ligger opplagret i et batteri, og i kondensatorer på omformerens DClink, hva er egentlig forskjellen?

Den energien er da akkurat like tilgjengelig på et øyeblikk.

Og for en microkontroller som har en milliard hjerteslag i sekundet eller så, så er ikke reaksjonstid noe å bekymre seg for. Mikrokontrolleren har tenkt seg om 20 millioner ganger allerede, før spenningen har gjort en sykel.

Å må jeg synse litt; jeg tror den innledende tidsforsinkelsen er nok til å komme på etterskudd. For å måle en dipp i frekvensen så må man måle et par nullgjennomganger, dette tar flere titalls milisekunder. Deretter skal regulatoren settes i gang. På denne tiden har et svinghjul allerede gjort mesteparten av jobben med å hindre frekvensdippen.

 

Et batteri setter heller ikke pris på veldig høy dI/dt, så det er ofte montert induktanser i serie for å hindre for raske variasjoner. Dette problemet vil ikke en kondensatorbank ha, men en vanlig DC-linkkondensator ville vært altfor liten siden den er dimensjonert etter noe helt annet enn å regulere nettet.

 

Så summa sumarium er at selv om DSP og slikt har rask reaksjonstid så er der andre forsinkelser i måling og konvertering samt begrensninger i hvor fort du kan dra strøm ut av batteriene.

Dette er små tall, men store nok til at man kommer for sent i gang sammenliknet med noe som allerede roterer og helt naturlig reagerer umiddelbart på endringer.

[EHDisen]

 

Jovisst, takk for det. Men en vil se om feed-in produserte vindkrafttimer ubønnhørlig gir seg utslag i enten innspart magasinressurs eller innspart fallressurs. Da må dataene forfines i tid og korrigeres ned til under prosentnivå iom at vind nå bare utgjør 3%. Det er ikke feed-in fra rotorblader i løse lufta som betyr noe men feed-out fakturert til kaffemaskinen. Feks er jeg usikker på om total produksjon er det samme som totalt fakturert dvs om stand-by er inkludert. Nedbørsprofiler, effektkjøring og overrisling er fenomen som må korrigeres bort før magasinvannet kan indekseres.

Betyr dette at alle vindmøllene vi har rasert øysamfunn langs kysten med ikke synes på statestikken?

Det er nøyaktig akkurat nettopp eksakt det vil vil ha svaret på og det fortere enn svint ! La oss si at vi har spart 1% av vannkrafta dvs at magasinene kunne produsert 1.5TWh til dvs tilsvarende et liten vannkraftturbin på150MW. Er dagens møller verdt det ? Svaret er opplagt nei med alle de mer eller mindre gode grunner du kan ramse opp.

[Trestein]

Det er nøyaktig akkurat nettopp eksakt det vil vil ha svaret på og det fortere enn svint ! La oss si at vi har spart 1% av vannkrafta dvs at magasinene kunne produsert 1.5TWh til dvs tilsvarende et liten vannkraftturbin på150MW. Er dagens møller verdt det ? Svaret er opplagt nei med alle de mer eller mindre gode grunner du kan ramse opp.

Det betyr at dagens vindmøller klarer å lage effekt tilsvarende 15 bilferjer som går halgjem sandvikvåg.. Jøss

 

Eller to kontainer skip.

[EHDisen]

 

Men om den samme energien ligger opplagret i et batteri, og i kondensatorer på omformerens DClink, hva er egentlig forskjellen?

Den energien er da akkurat like tilgjengelig på et øyeblikk.

Og for en microkontroller som har en milliard hjerteslag i sekundet eller så, så er ikke reaksjonstid noe å bekymre seg for. Mikrokontrolleren har tenkt seg om 20 millioner ganger allerede, før spenningen har gjort en sykel.

Å må jeg synse litt; jeg tror den innledende tidsforsinkelsen er nok til å komme på etterskudd. For å måle en dipp i frekvensen så må man måle et par nullgjennomganger, dette tar flere titalls milisekunder. Deretter skal regulatoren settes i gang. På denne tiden har et svinghjul allerede gjort mesteparten av jobben med å hindre frekvensdippen.

 

Et batteri setter heller ikke pris på veldig høy dI/dt, så det er ofte montert induktanser i serie for å hindre for raske variasjoner. Dette problemet vil ikke en kondensatorbank ha, men en vanlig DC-linkkondensator ville vært altfor liten siden den er dimensjonert etter noe helt annet enn å regulere nettet.

 

Så summa sumarium er at selv om DSP og slikt har rask reaksjonstid så er der andre forsinkelser i måling og konvertering samt begrensninger i hvor fort du kan dra strøm ut av batteriene.

Dette er små tall, men store nok til at man kommer for sent i gang sammenliknet med noe som allerede roterer og helt naturlig reagerer umiddelbart på endringer.

Flott beskrivelse på mikronivå. Tenk deg nå makronivå 100 000 møller hver med 1000 mulige justeringspunkter i et vindfelt fra flau vind til stiv kuling spredt over hele Europa. De skal holde marginalene overfor et utall ulike driftssituasjoner over frekvensområdene og i tillegg samordnes med lokale strømmålere. Det skal empirisk vises opp med robusthet innenfor et relevant område med signifikante systemvinster før det ska slippes løs i full skala.

[BippeStankelbein]

Å må jeg synse litt; jeg tror den innledende tidsforsinkelsen er nok til å komme på etterskudd. For å måle en dipp i frekvensen så må man måle et par nullgjennomganger, dette tar flere titalls milisekunder. Deretter skal regulatoren settes i gang. På denne tiden har et svinghjul allerede gjort mesteparten av jobben med å hindre frekvensdippen.

 

Et batteri setter heller ikke pris på veldig høy dI/dt, så det er ofte montert induktanser i serie for å hindre for raske variasjoner. Dette problemet vil ikke en kondensatorbank ha, men en vanlig DC-linkkondensator ville vært altfor liten siden den er dimensjonert etter noe helt annet enn å regulere nettet.

 

Så summa sumarium er at selv om DSP og slikt har rask reaksjonstid så er der andre forsinkelser i måling og konvertering samt begrensninger i hvor fort du kan dra strøm ut av batteriene.

Dette er små tall, men store nok til at man kommer for sent i gang sammenliknet med noe som allerede roterer og helt naturlig reagerer umiddelbart på endringer.

Er det en spesiell grunn til at du kun vil bruke nullgjennomganger som målepunkt?

Den eneste grunnen jeg ser til det, er at det er veldig enkelt og kan gjøres uten mikrokontrollere i det heletatt.

Men her er jo tema at vi har en inverter, og inverteren har allerede en mikrokontroller med sinustabeller innlagt.

Hvorfor ikke måle på hver grad av sinustabellen? Hver tidels grad?

Endret 20. april 2019 av BippeStankelbein

[Twinflower]

Er det en spesiell grunn til at du kun vil bruke nullgjennomganger som målepunkt?

Den eneste grunnen jeg ser til det, er at det er veldig enkelt og kan gjøres uten mikrokontrollere i det heletatt.

Men her er jo tema at vi har en inverter, og inverteren har allerede en mikrokontroller med sinustabeller innlagt.

Hvorfor ikke måle på hver grad av sinustabellen? Hver tidels grad?

Invertere bruker noe tilsvarende når de skal synkronisere. Slå opp phase locked loop.

Selv om de har prosessorkraft nok til det så har alle andre kontrollere og vern som basis at de benytter nullpunktsgjennomganger for å slå fast frekvensen.

I prinsippet burde PLL fungere raskere, men i transiente situasjoner endrer jo sinusen seg betraktelig sammenliknet med tabellen og man får andreharmoniske osv. Dette *kan* være noe av grunnen.

[BippeStankelbein]

Invertere bruker noe tilsvarende når de skal synkronisere. Slå opp phase locked loop.

Selv om de har prosessorkraft nok til det så har alle andre kontrollere og vern som basis at de benytter nullpunktsgjennomganger for å slå fast frekvensen.

I prinsippet burde PLL fungere raskere, men i transiente situasjoner endrer jo sinusen seg betraktelig sammenliknet med tabellen og man får andreharmoniske osv. Dette *kan* være noe av grunnen.

Jeg tror de gjør det sånn bare fordi det er enklere, og mange nok har ikke etterspurt bedre ytelse enda til at de gadd ta seg bryet.

n-te harmoniske filtreres da lett bort med ett n-te ordens filter. Vi har da mer enn prosessorkraft nok. Jeg ser ingen teknisk grunn til at det ikke skal fungere. Men det kan godt være økonomiske og "politiske" grunner til at de store leverandørene ikke gidder.

Jeg kommer på et lignende eksempel med en "ledende" leverandør av PLSer. De har sterkt merkenavn og godt rykte. Likevel må man manuelt allokere minneplass når man deklarerer variabler, i deres utviklerprogram. Det minner om maskinkodeprogrammering på 80 tallet. Det fins ingen teknisk grunn til å gjøre det sånn i 2019, men de har kanskje masse politiske grunner til det. Hvem vet...

 

 

Men det spørs da, om de som nå lager syntetisk svingmasse har tatt seg bryet?

Endret 20. april 2019 av BippeStankelbein

[EHDisen]

Her er en oversikt fra et finsk selskap om tilleggstjenester til nettet for å støtte mer "fornybart". De opererer med 50-60% av oppbakket kapasitet som spinnreserve og MWh priser som er i paritet med hele energileveransen. Statnett har tatt bort sine googleresulater ser det ut som. Nok en input som støtter mistanken om at vind er totalt ubrukelig. pptx fra www.ekoenergo.fi/page26.php

[Twinflower]

Jeg tror de gjør det sånn bare fordi det er enklere, og mange nok har ikke etterspurt bedre ytelse enda til at de gadd ta seg bryet.

n-te harmoniske filtreres da lett bort med ett n-te ordens filter. Vi har da mer enn prosessorkraft nok. Jeg ser ingen teknisk grunn til at det ikke skal fungere. Men det kan godt være økonomiske og "politiske" grunner til at de store leverandørene ikke gidder.

Jeg kommer på et lignende eksempel med en "ledende" leverandør av PLSer. De har sterkt merkenavn og godt rykte. Likevel må man manuelt allokere minneplass når man deklarerer variabler, i deres utviklerprogram. Det minner om maskinkodeprogrammering på 80 tallet. Det fins ingen teknisk grunn til å gjøre det sånn i 2019, men de har kanskje masse politiske grunner til det. Hvem vet...

 

 

Men det spørs da, om de som nå lager syntetisk svingmasse har tatt seg bryet?

Problemet med ethvert filter er at det tar tid.

 

Utviklingsmiljøet til ulike PLS-leverandører varierer enormt. Selv foretrekker jeg Bachmann. Svært moderne og fleksibelt.

 

Edit: tillat meg å komme med en liten utfordring. Du sier du programmerer PLS og mikrokontrollere. Kan du lage en algoritme for å måle frekvens på under én halvperiode i transiente forhold? Kan forøvrig starte med stasjonære forhold som oppvarming.

Endret 20. april 2019 av Twinflower

[BippeStankelbein]

Problemet med ethvert filter er at det tar tid.

 

Utviklingsmiljøet til ulike PLS-leverandører varierer enormt. Selv foretrekker jeg Bachmann. Svært moderne og fleksibelt.

 

Edit: tillat meg å komme med en liten utfordring. Du sier du programmerer PLS og mikrokontrollere. Kan du lage en algoritme for å måle frekvens på under én halvperiode i transiente forhold? Kan forøvrig starte med stasjonære forhold som oppvarming.

Jeg besvarer med motspørsmål:

Må man egentlig måle frekvensen så raskt? Jeg tror ikke det. Det holder at man vet hvor i perioden man burde befinne seg, og styre transistorbroa deretter. Det er ikke noe mer fancy et svinghjul gjør heller, det leverer effekt etter hvor i perioden spenningen burde befinne seg. Og er spenningen der dem bør befinne seg, så leverer svinghjulet ingen ting.

 

Dvs, en P = RoCoF *K funksjon kan selv holde takten ned på mikrosekundsoppløsning, og styre transistorbroen etter dette. Og heller bare bruke f.eks nullgjennomganger til å kalibrere. Er det avvik mellom frekvens og intern klokke som styrer broa, ja da går det strøm. Og det er jo akkurat det vi ønsker.

[Twinflower]

Jeg besvarer med motspørsmål:

Må man egentlig måle frekvensen så raskt? Jeg tror ikke det. Det holder at man vet hvor i perioden man burde befinne seg, og styre transistorbroa deretter. Det er ikke noe mer fancy et svinghjul gjør heller, det leverer effekt etter hvor i perioden spenningen burde befinne seg. Og er spenningen der dem bør befinne seg, så leverer svinghjulet ingen ting.

 

Dvs, en P = RoCoF *K funksjon kan selv holde takten ned på mikrosekundsoppløsning, og styre transistorbroen etter dette. Og heller bare bruke f.eks nullgjennomganger til å kalibrere. Er det avvik mellom frekvens og intern klokke som styrer broa, ja da går det strøm. Og det er jo akkurat det vi ønsker.

Det er en logisk brist i resonnementet ditt.

«Man vet hvor i perioden man burde befinne seg», men dette er verdiløs kunnskap uten å vite nøyaktig hvor man er og da må det måles og den målingen tar tid.

 

Som sagt, hvis du kan programmere mikrokontrollere så er det bare å sette igang med å motbevise meg.

Samtidig har du sjansen til å bli *veldig* rik ettersom det løser et ganske prekært samfunnsproblem.

[BippeStankelbein]

Det er en logisk brist i resonnementet ditt.

«Man vet hvor i perioden man burde befinne seg», men dette er verdiløs kunnskap uten å vite nøyaktig hvor man er og da må det måles og den målingen tar tid.

 

Som sagt, hvis du kan programmere mikrokontrollere så er det bare å sette igang med å motbevise meg.

Samtidig har du sjansen til å bli *veldig* rik ettersom det løser et ganske prekært samfunnsproblem.

Jeg ser ikke behovet for å vite nøyaktig hvor man er til enhver tid. Hvorfor forklarte jeg i min forrige post. Takk for tips om et potensielt uløst problem. Jeg tror det er løst allerede, men kanskje jeg prøver likevel for morro skyld Endret 20. april 2019 av BippeStankelbein

[Twinflower]

Jeg ser ikke behovet for å vite nøyaktig hvor man er til enhver tid. Hvorfor forklarte jeg i min forrige post. Takk for tips om et potensielt uløst problem. Jeg tror det er løst allerede, men kanskje jeg prøver likevel for morro skyld

Behovet er der.

Det er hele fundamentet bak reguleringsteknikk å vite den faktiske prosessverdien til enhver tid sammen med hva man ønsker at den skal være.

 

Lykke til med problemløsingen

[BippeStankelbein]

Behovet er der.

Det er hele fundamentet bak reguleringsteknikk å vite den faktiske prosessverdien til enhver tid sammen med hva man ønsker at den skal være.

 

Lykke til med problemløsingen

Det har jo ikke noe med reguleringsteknikk å gjøre, ingenting skal reguleres (i en lukket sløyfe).

Vi skal bare gi et signal ut (effekt) basert på en tilstand vi selv rår 100% over (mengde de enerhi lagret i "svingmassen"). Det å vite posisjonen på spenningssykelen har ikke noe med reguleringen å gjøre, det er bare relatert til rent praktiske ting, som timing av transistorbro.

Naturlig svingmasse regulerer heller ikke pådrag i en lukket sløyfe.

Vi skal bare emulere oppførselen til naturlig svingmasse. Vi trenger ikke noe mer komplisert enn det

[Twinflower]

Det har jo ikke noe med reguleringsteknikk å gjøre, ingenting skal reguleres (i en lukket sløyfe).

Vi skal bare gi et signal ut (effekt) basert på en tilstand vi selv rår 100% over (mengde de enerhi lagret i "svingmassen"). Det å vite posisjonen på spenningssykelen har ikke noe med reguleringen å gjøre, det er bare relatert til rent praktiske ting, som timing av transistorbro.

Naturlig svingmasse regulerer heller ikke pådrag i en lukket sløyfe.

Vi skal bare emulere oppførselen til naturlig svingmasse. Vi trenger ikke noe mer komplisert enn det

Nå er du virkelig ute å kjøre.