Sektionering af elforsyningssystem

Transkript

1 K a t r i n e L a u r s en H e i l m a n n ( s ) R a j i n d er S i n g h S a g o o ( s ) Ø r n I n g i B j ø r n v i n s s o n ( s ) Sektionering af elforsyningssystem Forslag til håndtering af øget decentral produktion på mellem- og lavspændingsniveau P o l y t e k n i s k M i d t v e j s p r o j ek t C en t e r f o r E l t e k n o l o g i Ørsted DTU J u n i

2 Polyteknisk Midtvejsprojekt Center for Elteknologi, Danmarks Tekniske Universitet Sektionering af elforsyningssystemet -Forslag til håndtering af øget decentral produktion på mellem- og lavspændingsniveau Katrine Laursen Heilmann (s021712), Rajinder Singh Sagoo (s021862), Ørn Ingi Bjørgvinsson (s021966) 22. juni 2005

3 1 Forord Dette Polytekniske Midtvejsprojekt er udarbejdet i samarbejde med Center for Elteknologi Ørsted DTU. I den forbindelse vil vi gerne takke vores vejledere, Associate Professor Arne Hejde Nielsen og Professor Jakob Østergaard. En tak til Ingeniør Erik Herse og Adm. Direktør for Østrkraft Jan Harding for deres interesse for projektet. Udgivelses dato: 23. juni 2005.

4 INDHOLD 2 Indhold 1 Abstrakt 4 2 Indledning Problemstillingsanalyse Problemformulering Afgrænsning Løsningsmodel Elforsyningssystemet i dag Netopbygning Produktion Spændingsregulering Decentral produktion 8 5 Metode til sektionering af elforsyningsnettet Autonome Celler Struktur i Autonome Celler Styring af Autonome Celler Autonome Celler i det danske elforsyningssystem? MicroGrids Strukturen i Microgrids Styring af Microgrids Microgrids i det danske elforsyningssystem? Agenter Struktur i Multiagent-systemet Agenter i det danske elforsyningssystem? Sammenligning af metoder 23 7 Krav til systemet ved indførelse af Autonome Celler Krav systemer der skal drives i område ø-drift Overgang til ø-drift Ø-drift situationen Returnering fra ø-drift Stabilitet Balance mellem effektforbrug og -produktion Data fra 150/60 kv stationer i Vestdanmark Autonom Celle i et område i Danmark Opbygning og drift af det Bornholmske net Effektbalance på Bornholm Vurdering af Bornholm somforsøgsområde for cellemetoden... 30

5 INDHOLD 3 9 Perspektivering Forsøg med 50 kv-celle i Sverige Konklusion Bilag A Bilag B 38

6 1 Abstrakt 4 1 Abstrakt Denne opgave indeholder beskrivelser af tre forskellige metoder, til modernisering af elforsyningsnettet med udgangspunkt i, at fremtidens elproduktion vil basere sig på decentral produktion. De tre metoder, der er beskrevet i rapporten er; Autonome Celler, Microgrids og Agenter. Det diskuteres hvilken metode, det er realistisk at tilpasse til det danske elforsyningssystem, og Autonome Celler vælges. Derefter er der lavet en undersøgelse af hvilke modifikationer af metoden og elforsynignsystemet, der er nødvendige, hvis Autonome Celler skal implementeres, så det kan fungere i område ø-drift og sammen med det kollektive elforsyningsnet. Til sidst undersøges muligeheden for at definere Bornholm som en Autonom 60 kv-celle. 2 Indledning Danmarks elforsyning har traditionelt været opbygget omkring en række store centrale værker, men tendensen er, at der sker en stigning i den decentrale produktion. Dvs. udover de decentrale kraftvarmeværker, er der kommet mere vindproduktion og fremtiden spår om mindre produktionsenheder, der drives ved hjælp af biogas, solceller, brint osv. 2.1 Problemstillingsanalyse Elsektoren er opbygget af en blandning af nye og gamle komponenter. Ældre velfungerende teknologier er koblet med nye komponenter, og anlæg er kombineret med avanceret struktur- og kommunikationsteknik. Men elsektoren står over for store udfordringer i produktionsstrukturen og forsyningssikkerheden. På produktionssiden sker der nemlig en ændring fra få centrale kraftværksanlæg på højspændingsniveau, hen imod mange små decentrale enheder på mellem og lavspændingsniveau. Det samlede danske elforbrug i 2004 blev dækket af 18,5% vindkraft [24], det viser den massive interesse for decentral produktion i den danske elsektor. Politikere definerer forsyningssikkerheden som sikkerheden for at kunne levere den ønskede mængde el, på det tidspunkt den efterspørges. Men opmærksomheden omkring systemsikkerhed, altså evnen til at klare pludselige forstyrrelser, er ikke god nok. Små driftsforstyrrelser kan få et el-system til at kollapse. Et givet eksempel er strømsvigtet i Østdanmark d. 23 september 2003, hvor 2,4 millioner mennesker var uden strøm i op til 5,5 timer [6]. Nye krav må derfor udtænkes til elforsyningssystemet for at etablere en netstruktur, som er robust over for fejl på trods af ændringer i produktionsstrukturen.

7 2.2 Problemformulering 5 Professor Fred Charles Schweppes beskriver i 1978 sin vision af fremtidens elforsyningssystem anno 2000 [13]. El-systemet er det største fysiske sammenkoblede system, mennesket har opfundet, og den eneste måde et så komplekst netværk kan styres er at bryde det ned i selvstændige aktive niveauer En interessant vision som man stadigvæk fastholder inden for nutidens forskning af elforsyningssystemer. Der forslås en radikal ændring af funktionsmåden for mellem- og lavspændingsnettet baseret på opdeling af nettet i selvstændige enheder. 2.2 Problemformulering Udviklingen i elsektoren stiller nye krav til nettet, hvis vi skal bevare forsyningssikkerheden og en hensigtsmæssig kontrol og regulering. I de seneste år er der udviklet nye ideer til metoder for opbygning af nettet, der tilgodeser de krav, der stilles ved massiv decentral produktion. Hvilke nye metoder kan foreslås til håndtering af et elforsyningssystem med massiv decentral produktion? Hvilken metode egner sig til implementering i det danske el-system? Hvorledes foreslås en sådan metode afprøvet et sted i det danske system, og hvilke krav til modifikationer af det nuværende system stilles der specielt med hensyn til at kunne opnå dynamisk sektionering af nettet (område ø-drift)? 2.3 Afgrænsning I projektet vil gruppen gøre rede for forskellige metoder til modernisering af elnettet. Med modernisering tænker gruppen på øget driftsikkerhed, som opnås ved at gøre elforsyningssystemet mere dynamisk. Moderniseringen skal tilgodese kravene om øget fleksibilitet og kontrol af elforsyningsnettet. Vi vil derefter vælge en metode, der med fordel kunne afprøves i Danmark. I forbindelse med implementering vælges Bornholm, da området tidligere har kørt i ø-drift. Område ø-drift beskriver en situation, hvor et område kobles af det kollektive net og forsyner belastningen inden for området uden effektimport. 2.4 Løsningsmodel Projektet starter med litteratursøgning, for at undersøge hvilke metoder der findes. Derefter laves en analyse, hvor fordele og ulemper diskuteres i forhold til at implementere metoderne i det danske elforsyningsnet. Diskussionen danner baggrund for at undersøge, hvilke modifikationer der skal til både af den

8 3 Elforsyningssystemet i dag 6 foreslåede metode og af det eksisterende net, hvis der skal være mulighed for omkobling til område ø-drift. 3 Elforsyningssystemet i dag Det samlede elforbrug på Sjælland kl d. 7. marts 2005 var 1815 MW, h- voraf de 89% blev produceret af de centrale kraftværker, resten blev produceret decentralt, enten på decentrale kraftvarmeværker eller ved hjælp af vind [8]. Elforsyningssystemet i dag er opbygget til at matche denne produktionsfordeling. 3.1 Netopbygning Det net vi har i dag i Danmark er opbygget med et 400 kv-net, som hovedåre i elforsyningen. Denne hovedåre løber gennem landet og binder på den måde nettet sammen henholdsvis på Sjælland og i Jylland-Fynsområdet. De centrale kraftværker producerer alle på højspændingsniveau, og er bundet tæt sammen elektrisk via dette transmissionsnet. En vigtig karakteristika for elforsyningsnettet er forbindelserne til udlandet. Der er forbindelser til alle lande omkring os, men ikke mellem de to landsdele. Udlandsforbindelserne binder Østdanmark sammen med de nordiske net og Vestdanmark med det centraleuropæiske. Der er DC-forbindelser mellem Vestdanmark og det nordiske system og Sjælland og det europæiske system. Under transmissionsnettet, der består af 400 kv ned til 132 kv-nettet, ligger distributionsnettet, med spændingsniveauer fra 60 kv til 400 V, den decentrale produktion er i overvejende grad koblet på disse spændingsniveauer. En undtagelse er de store mølleparker, der er koblet på højspændingsnettet. Enkle eller små grupper af vindmøller kan være tilsluttet nettet på forskellige måder. En måde er at lave en opsamlingsradial, hvorpå der kun er producerende enheder tilkoblet. Opsamlingsradialer er tilsluttet lav og mellemspænding, da det ofte er private, der har opstillet møller på deres grund. Dog er der mange situationer, hvor der kun opstilles få møller og det er ikke incitament for at trække en ny opsamlingsradial og derfor kobles mange møller på en almindelig belastningsradial. Det er medvirkende til at nogle områder på mellem og lavspændingsniveau i dag har en nettoeksport af elektrisk energi og at effektstrømmen går i flere retninger også ind på transmissionsnettet. Ved klassiske forbrugsradialer har effekttransporten retning fra transmissionsnettet og de centrale kraftværker til forbrugerne på 400 V-nettet. 3.2 Produktion Produktionen i Danmark foregår på 15 centrale kraftværker, 579 decentrale kraftvarmeværker, 5443 vindmøller og 168 andre producerende enheder [3]. De centrale kraftværker sørger for at holde frekvensen inde for de tilladte grænser ved at regulere produktionen. Mens den decentrale produktion har andre

9 3.3 Spændingsregulering 7 opgaver f.eks. fjernvarmeproduktion til lokalområdet eller produktion af CO 2 - neutral elektricitet. På nuværende tidspunkt er det primært vindmøller, der ejes af private personer og alle større enheder ejes af elselskaberne. I dag øges produktionen på mellem og lavspændingsniveau hastigt, mens udbygningen af centrale kraftværker har stået stille siden Avedøres blok 2 blev færdig i De lave priser på el gør det mindre attraktivt at bygge store enheder, derfor sker udbygningen af decentrale enheder. For at kunne opretholde balancen mellem forbrug og produktion, betales enkle centrale kraftværker for altid at være klar til at producere en aftalt mængde effekt i løbet af 5 sekunder. Dette kaldes rullende reserver. Situationen er i praksis, at et kraftværk producerer mindre end det kan, og hvis der bliver ubalance, da kan det hurtigt opregulere effektproduktionen. 3.3 Spændingsregulering Spændingen på transmissionsnettet reguleres ved hjælp af de centrale kraftværker, derfor er der behov for dem. Man måler spændingen et sted i nettet og målingen sendes tilbage til kraftværket. Hvis spændingen ikke er som forventet, reguleres den ved at man ændrer strømmen af reaktiv effekt. Reguleringen sker i praksis ved at man ændrer magnetiseringen i generatorens rotor. Ligning 1, viser sammenhængen mellem reaktiv effekt og spænding [11]. Q = V t X g (E g cos δ V t ) (1) Hvor V t er spændingen det sted i nettet man måler, X g er generator reaktansen. Resistansen er negligeret da R g X g. E g er generator spændingen og δ er vinklen mellem spændingerne. Da δ 0, vil cos δ = 1. Dvs. at Q afhænger af forskellen mellem spændingen i generatoren og det sted man måler, og derfor er det muligt at regulere spændingen, V t, ved at ændre på Q. Det er denne sammenhæng man udnytter til spændingsregulering. Hvis der ikke er spændingsregulering ved hjælp af de centrale værker, kan man indsætte kondensatorer eller spoler, det kaldes "Static VAr compensators". Ulempen ved denne metode er, at de kun kan optage eller generere en bestemt mængde reaktiv effekt, med mindre man kombinerer dem med effektelektronik, der kan kontrollere den reaktive effekt. En anden mulighed for spændingsregulering er synkronkompensering. Det er en synkrongenerator, der kun anvendes til at genere reaktiveffekt og altså ikke aktiv effekt. På decentrale værker fastsættes der en bestemt værdi for produktion af reaktiv effekt. Denne værdi fastsættes efter tidspunkt på dagen. Der er behov for denne effekt til vindmøller med asynkronmaskiner og til almindelige forbrugere.

10 4 Decentral produktion 8 4 Decentral produktion I dette afsnit er beskrevet en række forskellige typer af decentral produktion, da sektionering af elforsyningsnettet er afhængig af el-produktion på lavspændingsniveau. I Danmark opdeles elproduktion i tre kategorier; central, decentral og vindbaseret produktion. Decentral produktion er karakteriseret ved, at der er tale om mindre enheder, med installerede effekter fra et par kw op til et par MW. Decentrale produktionsenheder er typisk koblet på nettet på lavspændingsniveau, dvs. fra 400 V til 60 kv. Som tidligere beskrevet er udviklingen de seneste år gået mod et system med meget vind og decentral generering. I det følgende er el, produceret ved hjælp af vindkraft, taget med under decentral produktion, da vindmøller kobles på nettet ved samme spændingsniveauer som andre former for decentral produktion. Dette gælder dog ikke de store vindmølleparker, der er koblet på højspændingsnettet, ved 132 kv eller 150 kv afhængigt af om parken er placeret i Øst- eller Vestdanmark. Alligevel tages også parker med under decentral produktion, da den uforudsigelige produktion gør at vindkraft ikke kan anvendes som primær genereringsenheder. Kaftvarmeværker leverer udover el, varme til lokalområdet. For at undgå store varmetab i fjernvarmerørerne, er de placeret tæt på byerne. Decentrale kraftvarmeværker er koblet på nettet på spændingsniveauerne fra 400 V til 60 kv. Mikroturbiner er mekanisk set en enkel maskine, der drives med en høj vinkelhastighed i området 50 til 100 tusinde omdrejninger i minuttet. De leverer i kw området. I driften af mikroturbiner er det nødvendigt med effektelektronik for at koble dem til belastningerne. En mikroturbine koblet til reguleringsudstyr udgør en mikrokilde. Det er en producerende enhed, som kan forsyne en enkelt boligblok eller et parcelhus. Vindmøller kobles på både høj-, mellem- og lavspændingsnettet. Vindteknologien er meget udbredt i Danmark, men vindmøllernes ustabile produktion, gør at teknologien ikke kan anvendes uden et stærkt net. Photovoltaic celler kaldes solceller. Der findes forskellige typer af PVceller, men kun PV-celler baseret på silicium kan producere elektricitet til en pris, så de kan klare sig på markedet. Prognoserne for solcellens udbredelse er gode [23]. PV-celler tilhører ligeledes kategorien mikrokilder. Brændselsceller er anvendelige til decentral produktion, fordi varmeoverskuddet kan anvendes til fjernvarme og nyttevirkningen bliver derved op imod 90%. Nye højtemperatur brændselsceller er lovende til fremtidige anvendelse. Brændselsceller tænkes at kunne fungere som el- og varmeforsyning i boliger. Teknologien hører derfor under kategorien mikrokilder.

11 5 Metode til sektionering af elforsyningsnettet 9 Figur 1: Figuren viser udviklingen på produktionssiden fra 1980 erne til 1990 erne [18]. 5 Metode til sektionering af elforsyningsnettet På baggrund af visionerne om en massiv stigning i den decentrale generering, foreslår den nyeste forskning, inden for elforsyningssystemer, en radikal ændring af funktionsmåden for elnettet. Ændringerne er baseret på opdeling af nettet i sektioner. Et koncept, som er baseret på, at der også er producerende enheder på distributionsniveau. De højere spændingsniveauer planlægges og drives sammen og det lokale net udgør selvstændige sektioner med ansvar for lokal overvågning og styring. I de følgende afsnit vil vi beskrive forskellige metoder, der kan håndtere og udnytte den øgede decentrale produktion. 5.1 Autonome Celler Definition af Autonome Celler: En celle er en sektion af et elektrisk netværk, i hvilket en kontrolstruktur, tilpasset det specifikke område, er i stand til at

12 5.1 Autonome Celler 10 håndtere kontrol på tre niveauer: beskyttelse, spændingsstyring og effektkontrol [19]. Opbygningen af elnettet i Autonome Celler, er stadig et uafprøvet princip i Danmark, men interessen for ideen er stor og Eltra 1 har netop søsat et projekt, der skal undersøge mulighederne for selvstyrende 60 kv-celler Struktur i Autonome Celler På figur 2 er ideen bag det celleopdelte net illustreret. Det ses at strukturændringen sker på distributionsniveau, hvor man i stedet for det traditionelle radialnet, der er afhængige af forsyning fra det overliggende transmissionsnet, tænker sig et net med generende enheder på distributionsniveau. Ideen med cellestrukturen er således baseret på fremtidens elforsyningssystem. Strukturen giver mulighed for at drage nytte af generering på lavspændingsniveau, idet systemet tænkes både at kunne drives i område ø-drift og med det kollektive net, hvor transmissionsnettet er hovedåre. Der vil dog stadig være produktion på lavspændingsnettet når nettet drives samlet. Denne struktur er en styringsmæssig udfordring. Figur 2: Skitse af metoden Autonome Celler En opdeling af nettet kunne være den Eltra foreslår. Den er defineret ved, at alle net, der tilhører en 150/60 kv transformer, er en celle. Disse udstyres med automatisk styrings- og kontrolenhed, der omfatter datakommunikationsnet til alle producerende enheder og alle radialer, samt synkroniseringsudstyr på effektafbryderen i cellens 150/60-kV nettilslutning. Målet for opdelingen er, at hvis der opstår en fejlsituation med risiko for blackout, da skal cellen koble sig af det ovenliggende net og gå i ø-drift. 1 Eltra er det systemansvarlige transmissionsselskab i Jylland og på Fyn.

13 5.1 Autonome Celler 11 Kriterier for Autonome Celler For at cellen både skal kunne fungere i ø-drift og med det kollektive net er det nødvendigt at opstille en række krav til den. Disse er listet nedenfor [18]: Cellen skal automatisk og hurtigt kunne skifte til ø-drift i situationer med betydelige fejl i transmissionsnettet. Dette vil øge forsyningssikkerheden og det vil undgås, at forbrugerne påvirkes af fejlen og kobles ud. Gensynkronisering med transmissionsnettet efter fejl. Når man frakobler cellen kan der ske en forskydning af frekvensen og det er derfor nødvendigt at gensynkronisere den inden man sammenkobler nettet med cellen. Er frekvens ikke synkron i de to net vil der skabes udsving. Assistance med spændingssætning af transmissionsnettet efter et blackout. Dvs. at hver celle kan yde øjeblikkelig effekt- og spændings-støtte til genopbygning af transmissionsnettet og dødstart af centrale kraftværksenheder. Sikre evnen på 60 kv-afbryder på transformere og vindmøller. For at kunne gennemføre en smidig omkobling mellem ø-drift og kollektiv drift, er det nødvendigt at måle på en række parametre mange steder i nettet. Det er vigtigt at kende effekten i cellen og i nettet, så der ikke skabes over- eller underskud, der påvirker frekvensen og spændingen. Derfor skal der fortages en udvidelse i antallet af målesteder og antallet af målinger. Gensynkroniseringsudstyr er vigtige komponenter, hvis cellemetoden skal realiseres. Efter udfald af et kraftværk kræves det, at der er spænding på nettet inden det igen indkobles. Har en celle fungeret i ø-drift og er der tilstrækkelig kapacitet til at kunne oprette en nettoeffekteksport over transformeren, vil man kunne spændingssætte nettet vha. de decentrale enheder. Lykkes det at opfylde disse krav til netstrukturen, har man opnået et dynamisk net, der er stand til at håndtere øget decentral produktion også på de lave spændingsniveauer samt muligheden for ø-drift Styring af Autonome Celler For at muliggøre område ø-drift, er der krav om en øget overvågning og kontrol af frekvens, spænding og effekt. Nedenfor er opstillet en række krav til styring af Autonome Celler. Tilsammen udgør disse krav styrrigsenheden Cellecontrolleren. Cellecontrolleren er endnu ikke udviklet og er en stor teknisk udfordring i forbindelse med sektionering af nettet i Autonome Celler [18]. Der er behov for automatisk regulering af cellens effekt, spænding og frekvens, herunder mulighed for regulering af generering og derved kompensere for ubalancer.

14 5.2 MicroGrids 12 Kontrolleret spændings- og frekvensregulering på udvalgte synkrongeneratorer i nettet. Der skal ligeledes bestemmes frekvens- og spændingssætpunkt i ø-driftssituation. Denne kontrol er nødvendig for at blive inde for det tilladte interval for de to størrelser. Overvågning af den samlede belastning og produktion i cellen, for en sikker overgang til ø-drift. I overgangen til ø-drift kan det være nødvendigt, at udkoble producerende enheder i situationer med overproduktion og belastninger i situationer med underproduktion. Dette kan være nødvendigt for at opretholde forsyningen til det størst mulige antal forbrugere. Kontrol af den reaktive effekt så cellen, i drift med det kollektive net, kan lever en bestemt reaktiv effektudveksling. Dette kan lade sig gøre ved at gøre brug af kondensatorbatterier ved vindmøller og i nettet Autonome Celler i det danske elforsyningssystem? Celleopdeling af elforsyningsnettet kan være en metode at håndtere den stigende grad af decentral produktion på mellem og lavspændingsniveau. Den overskydende produktionskapacitet ville kunne udnyttes som beskrevet i situationer med driftsproblemer og forbrugerne vil opleve færre udfald. Dødstart af kraftværksenheder kræver at der er spænding på transmissionsnettet, det kan give problemer ved store udfald, hvor store områder er uden elektricitet, men kan man sektionere nettet, så de Autonome Celler går i ø-drift, vil de kunne assisterer ved dødstart på kraftværkerne. De Autonome Celler kræver datakommunikation med alle producerende enheder. Et sådan systemet er ikke tilgængeligt, men når det er, vil det være muligt at anvende den viden, som systemet giver, til at styre den reaktive effekttransport ud af cellen, når den fungerer med det kollektive net. Skal sektioneringen af nettet realiseres vil det kræve at ejere af genereringsenheder er villige til at indgå aftaler om frekvens- og spændingskontrol ovenfra. Dette kan laves som en ydelsesaftale, hvor ejerne bliver betalt for at medvirke til spænding og frekvensregulering. En sådan kontrol er ligeledes vigtig for at kunne effektregulere, hvilket er nødvendigt i forhold til markedsdrift [9]. For at skabe en Autonom Celle er det nødvendigt med en betydelig mængde decentral produktion. Derfor er alle områder ikke egnet på nuværende tidspunkt. Autonome Celler, der kan skifte mellem ø-drift og drift med det kollektive net, er en teknisk krævende udfordring og derfor kunne man begynde med celler, der ikke kan gå i ø-drift inden blackout, men i stedet kan starte op efter et udfald i ø-drift, så den tid forbrugerne er uden elektricitet forkortes. 5.2 MicroGrids En anden metode til sektionering af elnettet er Microgrids. Microgrids består af netværk af belastninger og små energikilder, der arbejder som celler i elnettet. De arbejder på spændingsniveauet 400 V og leverer varme og el til et lokalområdet. Elforsyningsnettet kan styre Microgridet som en belastning, der kan kobles

15 5.2 MicroGrids 13 til og fra nettet på nogle sekunder. Ligesom Autonome Celler kan Microgrids arbejde selvstændigt selvom de ikke er koblet til det kollektive elforsyningsnet. Det er muligt fordi hvert Microgrid har producerende enheder som nævnt i afsnit 4. Opbygningen af Microgrids er forskellig alt efter hvilket lokalområde det betjener. For at Microgrids fungerer, anvendes mange forskellige teknologier, så som effektelektronisk styrings- og kommunkationsteknologier. Indvidere er det nødvendigt at have lokal generering eller lagring af energi og varme. Udover genererings- og lagringsteknologier anvender MicroGrids belastningsstyring og komponenter der anvender spildvarme til opvarmning af vand til fjernvarme Strukturen i Microgrids Microgrid er et system som elforsyningssystemet opfatter som en enhed ligesom en belastning. Dette gør at Microgrids fungerer med plug and play 2 og opfylder forsyningskravene fra det lokale område. Der skal anvendes effektelektronik i Microgrids, for at det fungerer som et system, der både kan drives i ø-drift og som del af det kollektive elforsyningssystem. Microgrids skal have en kontaktflade og styrings- og beskyttelsessystemer for hver mikrokilde. For hvert Microgrid system er der behov for spændingsstyring, effektstyring, beskyttelse, stabilitetsstyring og egenskaben til at kunne dele belastningen under ø-drift. Udover disse egenskaber skal Microgrid kunne gå fra at være en del af elforsyningssystemet til område ø-drift uden problemer. Batterier og Ultrakondensatorer er vigtige komponenter i MicroGrids. Energilagring på en DC-bus ved hver mikrokilde giver et mere stabilt effekt- og spændingsnivau ved ændringer i systemet, derved fås en reduktion i støjen på radialerne. På nuværende tidspunkt er det muligt at få Ultrakondensatorer som kan levere 12,5 kw i nogle sekunder. Eksempel på Microgrid struktur Et eksempel på en grundlæggende Microgrid opbygning kan ses på figur 3. Systemet har 3 radialer, nemlig A, B og C og flere belastninger. Mikrokilderne er ved hjælp af effektelektronik koblet til systemet. Alle radialerne er koblet til en transformer, som på primærsiden har Point of Common Coupling (PCC). PCC er en afbryder, som kobler Microgridet sammen med det kollektive elforsyningssystem. Der er mange mikrokilder placeret på radialer A og B, men ingen på radial C, dette er gjort for at vise muligheden for at opbygge Microgrids, hvor belastningerne på radial C har lav prioritet, og derfor udkobles i situationer med effektunderskud. Mikrokilderne på radial A og B er placeret med en vis afstand fra PCC for at mindske linjetab og bruge overskudsvarme. Med så mange mikrokilder placeret på selve radialerne kan det være svært at holde effekten stabil, men det er ikke noget problem hvis Microgridets spændings- og effektsyring fungerer optimalt. Placering af mikrokilderne på selve radialerne er vigtig for at systemet kan fungere med plug and play. 2 Plug and play er når en enhed eller et system kan kobles til et andet system uden konfigurationer.

16 5.2 MicroGrids 14 Figur 3: Eksempel af Microgrid struktur. Radial C er uden mikrokilder for at vise at muligheder for opbygning af Microgrids. Spændingsniveauet på hver radial er ideelt 400 V og hver radial har mange afbrydere, breakers, og effekt-spændingsstyringsapparater, Power & Voltage Controller. Effekt-spændingsstyringen ved hver mikrokilde giver styringssignaler til kilden, til regulering af effekt og spændingsniveauet på radialen. Effektog spændingsniveauet er givet af The Energy Manager se afsnit Radial A og B er koblet til en afbryder Seperations Device (SD). Under driftforstyrelser i elforsyningssystemet kan radialer A og B udkobles ved hjælp af SD, for at beskytte de følsomme belastninger, mens radial C bliver koblet til det kollektive elforsyningssystem [16] Styring af Microgrids Microgrids skal indholde tre funktioner, som er en vigtig del af styringen. Disse er: Mikrokilde styring, Effektkontrol og Beskyttelse. Mikrokildestyringen anvendes til at regulere effekten på radialen. Desuden regulerer mikrokildestyringen spændingen, ved hver mikrokilde, når belastningerne i systemet ændres og sørger for at mikrokilderne producerer tilstrækkelig

17 5.2 MicroGrids 15 effekt til at forsyne belastningen, når systemet omkobles til ø-drift. Udover disse funktioner skal mikrokildestyringen gøre koblingen til og fra ø-drift let og jævn. Det er vigtigt at mikrokildestyringen reagerer i løbet af millisekunder, hvis der opstår situationer, hvor det er nødvendigt at gå i ø-drift. Mikrokilder kan være enten AC- eller DC-kilder. DC-kilderne kobles til en DC/AC-konverter. Mikroturbinerne giver spændinger med meget høj frekvens, som bør rettes inden kobling til Microgridet. Figur 4 viser en generel model af en mikrokilde, der som udgangspunkt har tre elementer nemlig; Kraftmaskine 3, DC tilkobling og inverter. Mikrokilden er koblet til Microgridet via en spole. Spændingskildeinverteren styrer både amplitude og fase på udgangsspændingen, V. Den aktive og reaktive effekt, P og Q, fra mikrokilden styres af vektorforholdet mellem den spænding, V, og systemspændingen, E, samt ved hjælp af spolens reaktans X [16]. Figur 4: Generel model af mikrokilde Det er ikke muligt at integrere et stort antal Microgrids med effektstyring alene. Hvis Microgrids skal fungere, er der brug for spændingsregulering og frekvensstyring. Spændingsregulering er vigtig for at øge pålideligheden og stabiliteten i Microgrids. Uden spændingsregulering kan der i systemer med mange mikrokilder, opstå svingninger i den reaktive effekt. Spændingsregulering sikrer at der ikke løber store reaktive strømme mellem mikrokilderne ved små fejl i spændingssetpunktet, se figur 5. En af Microgrids mest attraktive egenskaber er at systemet kan kobles frem og tilbage mellem ø-drift og drift med det kollektive net. I ø-drift er det nødvendigt at diskutere problemer som små fejl i frekvensgenerering ved hver inverter og nødvendigheden for at ændre effekt arbejdspunktet for at kompensere for belastningsændringer. Løsningen på ovennævnte problemer kan være udnyttelsen 3 En producerende enhed i form af en turbine.

18 5.2 MicroGrids 16 Figur 5: Viser spændingsreguleringen i Microgrids, som sikrer at der ikke løber store reaktive strømme mellem mikrokilderne. af forholdet mellem frekvens og effekten på hver mikrokilde [17]. Figur 6: Viser frekvensregulering for for Microgrids. Når et Microgrid er koblet til det kollektive elforsyningssystem, forsynes belastningerne fra mikrokilderne i nærheden og fra elforsyningsnettet. Når Microgridet omkobles til ø-drift ændres fasevinklen på spændingen ved hver mikrokilde. Det betyder at frekvensen i området falder. Hvis systemet har frekvens regulering stabiliseres frekvensen ved at øge eller sænke effektgenereringen. Omvendt så kan mikrokilderne sænke frekvensen, hvis kravet for effekten ændrer sig i området. På figur 6 ses et eksempel på frekvens- mod effektstyring, hvor de to kilder har forskellige genereringskapacitet nemlig P 1max og P 2max. Effekten som er genereret af disse kilder, når Microgridet er koblet til det kollektive elforsyningssystem, er henholdsvis P 01 og P 02. De har den samme vinkelhastighed 4, ω 0. Når kravet for effekt i området øges kan styringen ved hver kilde sænke vinkelhastigheden, og derved frekvensen, til en bestemt vinkelhastighed, ω 1, for at øge effekten [16]. Ændringerne af spænding og frekvens er forskellige mellem kilderne, fordi der indenfor hvert Microgrid er forskellige typer af mikrokilder. 4 Sammenhængen mellem vinkelhastighed og frekvens er ω = 2πf.

19 5.2 MicroGrids 17 Det betyder at hvis man ser på figur 6 skal enhed 2 sænke frekvensen mere end enhed 1 for at forhøje effekten til den samme værdi. Denne styring afhjælper mange af problemerne, som opstår når der kobles imellem ø-drift og drift med det kollektive elforsyningssystem. Problemet er at mikrokilderner skal udvikles inden det bliver muligt at implementere denne styring. Effektstyring Effektstyringen i Microgrid, Energy Manager 5, giver Microgrids faste udgangspunkter for effekt og spænding. Det kan være så simpelt som at få en teknikker til at indsætte nogle værdier manuelt, eller det kan gøres ved hjælp af et stort kompleks edb-system. De værdier som Energy Manageren skal bruge er forskellige fra enhed til enhed, f.eks. skal der være forskel på de værdier der indsættes for at sikre at Microgridet opfylder koblingskravene, mindsker systemtab eller sikrer at varme, el og belastningskravene er opfyldt i mikrokilderne. Beskyttelse Beskyttelsesudstyret som anvendes i Microgrids er f.eks en effektspændingsstyringsenhed koblet til en bryder og mikrokildestyringsenheden. Dette udstyr, med indbygget ampermeter, skal reagere både ved fejl i Microgrids og i det kollektive elforsyningssystem. For fejl i elforsyningssystemet er det vigtigt at beskyttelsessystemet får mikrokilderne til at kompensere for fejlen eller sørge for at systemet går i ø-drift. For fejl i Microgridet er det vigtigt at udkoble vigtige belastninger for at beskytte dem. For eksempel hvis fejlen opstår i Zone-4 i systemet på figur 3, skal beskyttelsesudstyret finde den og Microgrid systemet skal reagere ved at åbne bryderen og isolere Zone Microgrids i det danske elforsyningssystem? I overvejelsen om hvorvidt Microgrids er en metode, som skal implementeres i det danske elforsyningsnet, er der mange faktorer, som der skal tages hensyn til. Hvis Microgrids implementeres i det danske system øges forsyningssikkerheden væsentligt og systemet vil blive mere effektivt. Microgrids giver også mugligheden for at benytte varmen fra elproduktionen bedre og hjælpe med at gøre elforsyningssystemet mere fleksibelt og energibesparende. Set fra det kollektive elforsyningssystem kan Microgrids blive en stor fordel kontrolmæssigt. Ideen er at et Microgrid kun er en belastning set fra det kollektive elforsyningssystem, som kan kobles til og fra. På trods af Microgrids mange fordele kan det opstå problemer ved at implementere Microgrids i det nuværende system, da den nødvendige teknologi stadig er på udviklingsstadiet. Her tænkes f.eks. på ultra kondensatorer, PV-celler og mikroturbiner som beskrevet i afsnit 4. Flere teknologier skal udvikles yderligere for at få Microgrids til at fungere. F.eks spændings- og frekvensregulering af 5 Et navn som CERTS anvender for Microgrid effektstyring.

20 5.3 Agenter 18 mikrokilder. På trods af at teorien om DC-kilder viser at det er muligt, reagerer de på nuværende tidspunkt ikke hurtigt nok, og når derfor ikke op på det spændings- og effektniveau, som kræves i overgangen til ø-drift. Desuden kan DC-kilderne ikke levere effekt i den tid det tager at opstarte mikroturbinerne. En anden faktor, der skal med i overvejelsen om implementering af Microgrids i det danske net, er at for at fungere, kræver Microgrids-teknologien tilstedeværelse af mange mikrokilder, som skal købes og sættes op tæt på forbrugerene, forskellige steder i nettet. Dette kan give økonomiske, politiske og planlægningsmæssige problemer. Udviklingsniveauet i Microgrids-teknologien gør at metoden på nuværende tidspunkt ikke kan implementeres i det danske net og det varer sikkert et stykke tid før eforsyningssystemet er klar til implementering af Microgrids. Med tiden vil sikkerhedskravene for elforsyning øges og meget tyder på, at vi kan forvente et net, som ligner Microgrids. 5.3 Agenter Driftssikkerheden og stabiliteten af det elektriske netværk bliver ustyrlig hvis utallige små generatorer (massiv decentral produktion) tilsluttes elnettet uden nogen korrekt synergi, koordination eller intern kommunikation. Hertil er effekt elektronik og dens styring en vigtig komponent for at tilpasse den massive decentrale produktion. Fordi effektelektronik har evnen til at regulere reaktiv effekt, effektflow, spænding og frekvens. Et styringssystem til dette kunne være et multi-agent system, som kan være med til at forbedre udviklingen af driftssikkerheden, stabilitet og kvaliteten af det elektriske netværk. Et selvregulerende system baseret på automatiske handlinger ud fra informationer. I dette afsnit vil der blive beskrevet generelt om en agents egenskaber og hvordan et muligt software baseret multi-agent system kan implementeres. Intelligente Agenter En intelligent agent er en softwarebaseret enhed som virker på vegne af en bruger. Software agenter har en række færdigheder; som evnen til at overvåge deres egne udførelser, kommunikere med andre agenter og vedligeholde deres egne tilstande. Software agenter er karakteriseret ved evnen til at operere automatisk. Dette betyder at en agent ikke behøver interaktion fra brugeren. En agent kan automatisk udføre sine arbejdsopgaver. En intelligent software agent kan hermed indeholde en signifikant størrelse af ekspertise og er derfor anvendelig til systemer som "elnettet", som kræver kompleks planlægning og evnen til at lære og modificere sig ud fra ændringer i elproduktionen mm. [21]. Fordelen ved en a- gent er at den kan modificere sin egen optræden til de informationssøgende krav som brugeren behøver. Men det kan blive svært for en enkelt intelligent agent at styre et kompleks system som elnettet. Der kræves sammarbejde mellem flere

21 5.3 Agenter 19 agenter om at løse de enkelte opgaver og udføre de vigtige handlinger for at sikre et stabilt og driftssikkert netværk og derfor introduceres et multiagent system. Multiagent-systemer Et multi-agent system består af agenter som kan kommunikere og arbejde sammen for at løse et givet problem. Figur 7 viser en typisk multiagent struktur. De opererer i en struktur, der kan opnå mål, som er uopnåelige for en enkelt a- gent. De kan være fysisk placeret i den samme computer eller fordelt i forskellige lokaliteter. Figur 7: Design af en Multiagent struktur Indenfor Multiagent-systemet omtales ofte to typer agenter, en rationel agent og en aktiv agent. En rationel agent har en vidensbase, som indeholder alt den data og viden som er nødvendigt for at udføre dens opgaver og for at interagere med andre agenter og dens omgivelser. Dvs. at rationelle agenter kan kortlægge deres mål og præcise planlægningsprocesser. I modsætning til rationelle agent er de aktive agenter opbygget, så de ikke behøver at være individuel intelligente for at systemet kan demonstrere intelligent optræden. Den aktive agents mål er implicit repræsenteret ved hjælp af regler (simpel logik). Agenten må derfor på forhånd tage hver enkel situation i betragtning. Fordelen ved denne agent er dens evne til at reagere hurtigt Struktur i Multiagent-systemet Et multiagent system kan opbygges på mange måder. En måde at opbygge det på er via en hybrid arkitektur; en arkitektur bestående af 3 lag; et aktiv lag, et koordinations lag og et rationelt lag.

22 5.3 Agenter 20 Det aktive lag indeholder de aktive agenter, som er programmeret til at udføre selvstyrende handlinger og de vil befinde sig i et hvert lokalt system. Agentens primære mål i dette lag er automatisk og hurtig kontrolstyring. Koordinations-laget indeholder viden som skal identificere hvilke handlinger, der er kritiske fra det aktive lag. Hvis en handling overskrider en bestemt tærskelværdi vil agenten tillade, at handlingen går videre til det rationelle lag. Koordinationslaget indeholder også systemets model af sektionen, dvs status over cellens tilstand, som kontinuert bliver ved med at sammenligne tilstanden med det aktive og rationelle lag. Det rationelle lag indeholder de rationelle agenter. Agenter i dette lag udvikler planlægningsprocesser ud fra en virtuel model som de holder opdateret ud fra informationer fra koordinationslaget. Agenterne opdaterer modellen af sektionen og undersøger om planlægningsprocesserne i det rationelle lag hele tiden repræsenterer systemets aktuelle status. Hvis planlægninger ikke stemmer overens med modellen, vil agenterne i koordinationslaget sende besked til det rationelle lag om at modificere sig. Denne form for strukturdesign kan være et udmærket eksempel på et multiagent system, som kan danne grundlag for et styringssystem til en sektion af elnettet. Figur 8 viser en multiagent struktur [1] Figur 8: Opbygning af et Multiagent-system med et hybrid arkitektur.

23 5.3 Agenter 21 Eksempel - Brug af et multiagent system Et multiagent system kan bruges til at gøre el markedet mere dynamisk, med en pris struktur og informations udveksling gennem internettet hvor elselskaberne kan have mulighed for at forbedre pålideligheden og kvaliteten af den leverede elektricitet [10]. Figur 9 viser en model, hvor flere agenter fra forskellige lokale områder kommunikerer med hinanden. Et lokalt område kan defineres som en sektion af elforsyningsnettet. Et fremtidsperspektiv kan være at hver sektion har et multiagent system, hvor agenter kan udveksle informationer om driftsforstyrelser. Fra deres lokalområde. Derved kan de få afgørende betydning for at en given driftsfejl ikke får konsekvenser i et andet område [10]. Figur 9: Multiagent-system installeret i 3 forskellige lokalområder, som kommunikerer med hinanden. Et eksempel, kunne være hvis der sker en driftsforstyrrelse i lokalområde B, så vil dens aktive agent kommunikere med en agent fra lokalt område A og C og får en prognose over rådigheden af effekt. Er det f.eks. muligt at dele den lokale belastning i område B mellem de to områder, kan området blive ved med at være forsynet, mens den opståede fejl kan udbedres. Herved omdannes de 3 områder til en stor celle og vil kunne splittes op i tre dele igen, når områderne ikke længere er afhængige af hinanden. Her haves en metode, hvor agenter anvendes i elforsyningssystemet.

24 5.3 Agenter Agenter i det danske elforsyningssystem? At modulere en kontrol struktur ved anvendelsen af agenter kan tænkes at være et godt værktøj til at styre driftssikkerheden og stabiliteten af et elektriske netværk med en ustyrlig decentral produktion. Som beskrevet i afsnit giver et multiagent system en masse potentielle fordele, men opstiller samtidig en del krav og komplekse udfordringer, som skal løses før en mulig implementering. Nedenstående giver nogle eksempler. Hvordan skal agenter kommunikere og samarbejde med hinanden, dvs. hvilke kommunikationssprog og protokoller er mest brugbare. Hvordan kan det sikres at agenterne opfører sig sammenhængende og at der ikke opstår skadelige interaktioner, når der skal tages beslutninger og udføres opgaver. Hvordan undgås en ustabil systemadfærd og at multiagentsystemet ikke bliver ressource afhængigt. Hvordan designes et teknologisk platform, der udvikler metodologi til multiagentsystemerne. Et system opbygget af en hybrid arkitektur kunne være en mulig strukturform til at implementere et multiagent system i det danske elforsyningssystem. Strukturen af en multiagent kan opfattes som et mindre problem end kontrolstyringen af systemet. Det er blandt andet denne kontrolstyring som gør systemet mere vanskeligt og udfordrende at implementere. Problemet inden for kontrolteori er kaotisk og oscillerende adfærd [14]. Den store forskel mellem traditionel kontrolteori og multiagentsystemer er at i den traditionelle er controllerne isoleret, mens i et multiagentsystem vil indeholder en masse interaktive controlleres. Omgivelser for en agent bestemmes af omgivelser fra andre agenter (interaktion). Og vi ved at omgivelserne har en tendens til at ændre sig kontinuert, så agenterne hele tiden vil have en svingende adfærd, som skal tilpasses. Denne tilpasning i et multiagent system kan siges at være svær i forhold til en single controller tilpasning. Et forslag til løsning af dette problem [14], er at agenterne skal have lov til at ændre strategi. Ved at gøre dette, kan man håbe på at systemet vil blive i en stabil balancetilstand. I nogen systemer, som elforsyningssystemet er, det ikke acceptabel med en metode til kontrol, som ikke kan sikre stabiltet. Det store spørgsmål er så hvor effektivt et multiagentsystem kan designes og implementeres til elforsyningssystemet. At designe og opbygge en fleksibel kontrolstruktur i et agentsystem (agent samfund) er stadigvæk et udfordrende koncept. Der opstår alle de problemer som man associerer med traditionelt opbygning af samvirkende systemer og har de supplerende besværligheder, som opstår når man har smidige og raffineret interaktioner mellem autonome problemløsende komponenter. Et fleksibelt værktøj (kommunikationsværktøj) er nødvendigt for at gøre det muligt at specificere en agent problemløsende adfærd, der specificerer hvordan og hvornår agenten skal kommunikere, visualisere

25 6 Sammenligning af metoder 23 og finde fejl i systemet. For at den enkelte bruger kan stole på ideen med at uddelegere opgaver til agenterne må de først stole på dem. Processen for indbyrdes tilpasning mellem en bruger og agent tager tid, dvs. både i form af at agenten lære brugerens præferencer, men også at brugeren lære agentens evner og grænser. 6 Sammenligning af metoder I det foregående er beskrevet tre forskellige metoder til håndtering og udnyttelse af øget decentral produktion på mellem- og lavspændingsniveau. Idemæssigt er Microgrids og Autonome Celler meget ens. Begge metoder handler om, at man definerer selvstændige celler, der kan fungere i område ø-drift og sammen med det kollektive net. Skalamæssigt er Microgrids og Autonome Celler forskellige. Microgrids fungerer med producerende enheder, der er placeret tæt på forbrugerne, dvs. på 400 V niveau, mens Autonome Celler kan fungere med de decentrale produktionsenheder, der allerede anvendes i dag og på højre spændingsniveauer. Fordelen med Autonome Celler er at produktionsteknologien er implementeret i systemet, og derfor kan metoden fungere ved at tilpasse det allerede eksisterende produktionsapparat. Alligevel er det nødvendigt at styre spændingen i cellen. Dette kan gøres ved hjælp af Static VAr compensators eller synkronkompensering som nævnt i afsnit 3. Den tredje mulighed er at lave klassisk spændingsregulering som på de centrale værker vha. den reaktive effekt. Det er ikke kun spændingen, der skal reguleres. Som beskrevet i afsnit 5.1 skal der designes en kontrolenhed, der også kan overvåge og styre frekvensen og belastningen. Ligesom den skal registrere effektoverførelsen over transformeren i paralleldrift med det kollektive system, så der kan reageres ved eventuelle effektubalance inden for cellen, i situationer, hvor det vil være hensigtsmæssigt at omkoble til ø-drift. Produktionsteknologien der, skal retfærdiggøre implementering af Microgrids, er på nuværende tidspunkt ikke tilgængelig og dette gør at det ikke er attraktiv at satse på teknologien nu. Der er alligevel fordele ved Microgrids. Bl.a. muligheden for at udnytte spildvarmen fra produktionsenhederne, hvilket medfører en højere nyttevirkning. Derfor kunne metoden kombineres med cellemetoden. Ved at kombinere de to koncepter vil man opnå en dynamisk netopbygning, i hvilken det er muligt at sektionere, og derved køre i ø-drift, på flere niveauer. Samtidig med at forsyningssikkerheden ville øges markant. Metoden, hvor man bruger Agenter til at håndtere øget decentral produktion, er udelukkende en software opgave, hvilket er en overskuelig udfordring. Alligevel er det ikke muligt at bruge denne metode alene. Der er behov for effekt- og frekvensregulering som i Microgrids og Autonome Celler. Agenter kan derfor ikke vælges til at håndtere en øget decentral produktion alene. Det er dog oplagt at kombinere Agenter med en af de andre metoder eller dem begge.

26 7 Krav til systemet ved indførelse af Autonome Celler 24 Gruppen mener at det er en mulighed at starte med at udvikle og implementere Autonome Celler på 60 kv-niveau. Derefter kan Agent metoden tilføjes, hvilket giver en dynamisk celleopbygning, hvor det er muligt at omdefinere cellerne. Det vil kræve målinger af frekvensen, effektstrømmen og spændinger i nettet, og det er derfor vigtigt, i udviklingen af 60 kv-cellerne, at tage højde for fremtiden med Agenter og derfor opstille flere effektafbrydere og indføre større kontrol end det måske er nødvendigt. Ønskes nettet yderligere udviklet er det en ide at udvide med Microgrids og derved opnås muligheden for sektionering på laveste spændingsniveau. Det er en kæmpe udfordring at få principperne til at fungere efter hensigten og derfor er det ikke realistisk at arbejde med alle tre metoder på en gang. Hvis implementeringen af de beskrevne principper lykkes, forudses øget forsyningssikkerhed. Alligevel skal det med i overvejelserne, at der indføres flere komponenter i nettet og derved flere mulige fejlsteder, og derfor kunne det overvejes om der vil opstå flere fejl. Der vil med sikkerhed blive behov for en øget vedligeholdelse af nettet for at undgå fejl og blackouts. Følgende omhandler de krav, der skal være opfyldt for at omkoble Autonome Celler til ø-drift samt kravene til regulering og kontrol af komponenter. 7 Krav til systemet ved indførelse af Autonome Celler Når et elektrisk netværk omkobles til ø-drift medfører det en ændring i frekvens og spænding. Derfor stilles der krav til kraftværksenheder og andre forsyningskomponenter i det isolerede net, om at kontrollere og regulere denne ændring for at stabilisere nettet. 7.1 Krav systemer der skal drives i område ø-drift Inden et system omkobles til ø-drift er der en række krav, som skal opfyldes. Eltra og Elkraft System 6 har udarbejdet en teknisk forskrift for termiske kraftværksenheder på 1,5 MW eller mere. Det gælder hovedsageligt for de største decentrale krafværker. Denne forskrift stemmer overens med Nordel 7 og UCP- TE s 8 krav. Ud fra denne forskrift opstilles kravene for at drive en celle i område ø-drift Overgang til ø-drift Kravene til kraftværksenheder er som følger: De skal regulere systemfrekvensen inden for fuldlast frekvensområdet (49,0-50,5 Hz), med mindre dette vil medføre, at nettofrekvensen bliver mindre end minimumseffekten eller større end 6 Det systemansvarlige transmissionsselskab i Østdanmark. 7 Sammenslutning af de systemansvarlige selskaber i Norden. 8 Sammeslutning af de systemansvarlige i Europa.

27 7.1 Krav systemer der skal drives i område ø-drift 25 maksimaleffekten. At effekten bliver inden for det tilladte interval, sikres ved at kraftværksenheden, ved overgang til område ø-drift, foretages regulering af frekvensen. og effekten som efter fejl. Umiddelbart efter omkobling til ø-drift foretages regulering som under normal drift [7] Ø-drift situationen Område ø-drift skal kunne opretholdes kontinuert, stabilt og sikkert uden stop af kraftværksenheden. Dog kan der lempes på dette krav, hvis det strider i mod kraftværksenhedens mulige nettoeffekt eller tolerance for spændings- og frekvensafvigelser [7]. Tolerancer for spændingsafvigelser For tolerancer ses på spændinger i yderområderne. Fuldlast spændingsområdet afhænger af den nominelle spænding for tilslutningspunktet, og er angivet i tabel 1 [7]. For lave spændinger skal kraftværksenheden levere reduceret maksimaleffekt, når spændingen til et tilslutningspunkt er i fuldlast spændingsområdet, men over en nedre spændingsgrænse. Ved høje spændinger skal den kunne levere, hvis tilslutningspunktet er over fuldlast spændingsområdet og stadig under en øvre spændingsgrænse. Spændingsgrænserne som definere fuldlast området for de lave og høje spændinger, kan ses i tabel 1. Tabellen viser at fuldlast området for en kraftværksenhed på 60 kv-nettet er mellem 57 og 66 kv. Nominel Nedre Nedre grænse Øvre grænse Øvre spænding, spændings- for fuldlast for fuldlast spændings- U n grænse, spændings- spændings- grænse, U L område,u LF område,u HF U H 400 kv 320 kv 360 kv 420 kv 440 kv 150 kv 135 kv 146 kv 170 kv 180 kv 132 kv 119 kv 125 kv 145 kv 155 kv 60 kv 54 kv 57 kv 66 kv 72.5 kv 50 kv 45 kv 47.5 kv 55 kv 60 kv 30 kv 27 kv 28.5 kv 33 kv 36 kv 20 kv 18 kv 20 kv 22 kv 24 kv 15 kv 13.5 kv 14.5 kv 16.5 kv 17.5 kv 10 kv 9.5 kv 10 kv 11 kv 12 kv 0.4 kv 360 V 380 V 440 V 440 V Tabel 1: Spændingsgrænser for tilslutningspunktet. Fuldlast spændingsområde fra U LF til U HF.