Grid Development and Integration

Transkript

1 Grid Development and Integration EcoGrid - Kick-off May 15, 2007 Lars Højbjerg Nielsen, Head of Grid Planning, Energinet.dk 1

2 The Danish transmission grid and offshore windfarms Discussed Discussed Future Future Locations Locations rea rea approx. approx km km 2 2 Power Power approx. approx MW MW Norge Norge MW MW redkær Starbakke redkær Starbakke MW agsværdgård Nibstrup Dybvad Hareskovgård agsværdgård Hvorupgård Nibstrup Dybvad Hareskovgård Måløvgård Glentegård Fredensdal Hvorupgård + Måløvgård Glentegård Klim Fjordholme Fredensdal 3,000 3,000 MW MW Svanemølleværket FrøstrupKlim Fjordholme Skansen Vester Hassing ellahøj Svanemølleværket Frøstrup Håndværkervej Skansen Vendsysselværket Vester Hassing ellahøj kbst allerupgård Lindevang magerværket Nors Håndværkervej Ådalen Ålborg Vendsysselværket Øst kbst allerupgård Dyregård Lindevang Nors Ådalen Ålborg Øst magerværket Vilsted Dyregård Ejbygård Vilsted Ferslev Vejleå Ejbygård Ferslev H.. Ørsted Værket edsted Mosbæk Vejleå røndbygård Vigerslev kbst H.. Ørsted Værket edsted Mosbæk Tinghøj Ishøj røndbygård Kastrup kbst. Vigerslev kbst Tinghøj Ishøj vedøreværket mager kbst Kastrup kbst. mager kbst ilstrup Flaskegård vedøreværket ilstrup Flaskegård Struer Loldrup Hornbæk Mesballe København Tjele Hornbæk Moselund Mesballe Åstrup Struer Loldrup København Tjele Moselund Åstrup Tange Tange Idomlund Studstrupværket Studstrup- Idomlund Trige Trige Mollerup værket MW jørnholt Hasle Mollerup Herning MW jørnholt Hasle Videbæk Herning Høskov Videbæk Hørning Høskov Teglstrupgård Valseværket Mårslet Hørning Teglstrupgård Valseværket Mårslet orup Sperrestrupgård Kyndbyværket orup Stasevang skær Malling Sperrestrupgård Ølstykkegård Malling Kyndbyværket Stasevang llerødgård Nr. smindrup skær Ølstykkegård Stovstrup Thyregod Hatting Gørløsegård llerødgård Nr. smindrup Thyregod Stovstrup Sdr. Felding Hatting Lyngerup Gørløsegård Sdr. Felding Skibbygård Lyngerup Kalundborg Torslunde Knabberup Skibbygård Hovegård Kalundborg Torslunde Knabberup snæsværket snæs- Kirkeskovgård Kamstrup Kamstrup Karlsgårde Hovegård Landerupgård Karlsgårde Revsing Landerupgård Ryttergård værket Kirkeskovgård Mosedegård Revsing Ryttergård Nyrup Jersie Mosedegård Estrupvej Endrup ndst Graderup Fynsværket Estrupvedrup Endrup Nyrup Spanager Jersie ndstram-skærbæk- værket Skærbæk- Hejninge jæverskov Spanager Graderup Fynsværket Odense Sydøst Ringsted Lykkegård ramdrup Holsted Odense Sydøst Ringsted Lykkegård værket Holsted Fraugde Hejninge 50 kvjæverskov Horns Rev Tyrstrup Kingstrup 50 kv Fraugde Rislev Haslev Horns Rev Ribe Tyrstrup Kingstrup Magstrup Fensmark Rislev Haslev Ribe bildskov Stigsnæsværket 160 MW Magstrup Fensmark bildskov Stigsnæsværket Øster- 160 MW Næstved langslev Næstved holm Østerholm langslev Svendborg redebro Kassø Enstedværket Svendborg Masnedøværket redebro Kassø Enstedværket Orehoved Masnedøværket Sønderborg Orehoved Eskilstrup Sønderborg Radsted Eskilstrup Vestlolland Radsted Idestrup 60 kv Vestlolland Idestrup 60 kv Skagerrak Skagerrak Governmental Energy Strategy 2025: 2025: Konti-Skan Konti-Skan 132 kv 132 kv MW MW Rødby Rødby Nysted 165 Nysted MW 165 MW Kontek Kontek 600 MW 2

3 Power alance 2006 West: onsumption MW entral power plants 3400 MW Local HP units 1700 MW Wind turbines 2400 MW penetration Wind: % HP: % East: onsumption entral power plants 3800 MW Local HP units 650 MW Wind turbines 750 MW 4100 MW ex: 40 of prod. im: 70 of cons MW entral power plants Local plants Wind turbines 1000 MW 740 MW 1300/1700 MW penetration Wind: 30 85% HP: 25 74% ex: 43 of prod. im: 70 of cons. 950/1500 MW 550 MW 3

4 onnecting offshore wind farms to the power grid The solution (1) dvantages - Low station cost - Low cable cost (for short distances) - Well proven and reliable technology - Standard components (cables, transformers, reactors, switchgear) Disadvantages - Long cables generate large amounts of reactive power - The charging current of the cable reduces the transfer capacity in proportion to the cable length - The generated capacitive power needs to be compensated by reactors - Long cables introduce problems in regard to voltage regulation - Voltage dips when energizing the cable - ll faults in the main power grid affect the collecting offshore grid directly and vice versa and may require fast voltage and reactive power control (Static Voltage ompensator, SV) during fault clearing 4

5 onnecting offshore wind farms to the power grid The solution (2) 200 MW Wind farm Platform Offshore Onshore 150 kv 150 kv 400 kv grid Switched/fixed compensation 150 kv submarine cable (230 MV) SV 5

6 Grid connection of Horns Rev 2 offshore farm: ~ 45 km 56 km 35 km ~15 km Platform Submarine cable Land cable 6

7 onnecting offshore wind farms to the power grid The D solution (1) dvantages - Lower cable costs and cable losses (for long distances) - No charging currents - thus no reduction of transfer capacity of long cables - Provides electrical decoupling between the collecting offshore grid and the main power grid - Provides dynamic voltage and reactive power control during grid faults in the main power grid - Is suitable for connection to weak points in a network (low short-circuit power ratio) - The power quality at the connection point can be improved Disadvantages - High substation cost (onshore/offshore) - Higher overall losses (switching losses in power converters) - Limited offshore experience with VS-transmission systems 7

8 onnecting offshore wind farms to the power grid The D solution (2) 200 MW Wind farm Platform Offshore Onshore 400 kv grid VS-converters ± 150 kv submarine cable () 8

9 Required transmission grid reinforcements The transmission grid has to be carefully designed to make integration of large-scale offshore wind energy possible The transmission grid must be able to transport the generated power from the wind power connection points to the load centres, and keep the power flow and voltage levels within acceptable limits Sufficient redundancy in the grid topology must ensure that the system can handle single and multiple contingencies in the grid and generator units Offshore wind farms will be connected to the 400 kv transmission grid n overall grid connection plan of offshore wind farms and grid reinforcements has to be prepared 9

10 The Danish 400 kv transmission grid need for a stronger grid Existing Planned Discussed? Norge Norge MW MW redkær Starbakke redkær Starbakke 740 MW 740 MW agsværdgård Nibstrup Dybvad Hareskovgård agsværdgård Hvorupgård Nibstrup Dybvad Hareskovgård Måløvgård Glentegård Fredensdal Hvorupgård Måløvgård Glentegård Klim Fjordholme Fredensdal Svanemølleværket FrøstrupKlim Fjordholme Skansen Vester Hassing ellahøj Svanemølleværket Frøstrup Håndværkervej Skansen Vendsysselværket Vester Hassing ellahøj kbst allerupgård Lindevang magerværket Nors Håndværkervej Ådalen Ålborg Vendsysselværket Øst kbst allerupgård Dyregård Lindevang Nors Ådalen Ålborg Øst magerværket Vilsted Dyregård Ejbygård Vilsted Ferslev Vejleå Ejbygård Ferslev H.. Ørsted Værket edsted Mosbæk Vejleå røndbygård Vigerslev kbst H.. Ørsted Værket edsted Mosbæk Tinghøj Ishøj røndbygård Kastrup kbst. Vigerslev kbst Tinghøj Ishøj vedøreværket mager kbst Kastrup kbst. mager kbst ilstrup Flaskegård vedøreværket ilstrup Flaskegård Struer Loldrup Hornbæk Mesballe København Tjele Hornbæk Moselund Mesballe Åstrup Struer Loldrup København Tjele Moselund Åstrup Tange Tange Idomlund Studstrupværket Studstrup- Idomlund Trige Trige Mollerup værket MW jørnholt Hasle Mollerup Herning MW jørnholt Hasle Videbæk Herning Høskov Videbæk Hørning Høskov Teglstrupgård Valseværket Mårslet Hørning Teglstrupgård Valseværket Mårslet orup Sperrestrupgård orup Stasevang skær Malling Kyndbyværket Sperrestrupgård Ølstykkegård Malling Kyndbyværket Stasevang llerødgård Nr. smindrup skær Ølstykkegård Stovstrup Thyregod Hatting Gørløsegård llerødgård Nr. smindrup Thyregod Stovstrup Sdr. Felding Hatting Lyngerup Gørløsegård Sdr. Felding Skibbygård Lyngerup Kalundborg Torslunde Knabberup Skibbygård Hovegård Kalundborg Torslunde Knabberup snæsværket snæs- Kirkeskovgård Kamstrup Kamstrup Karlsgårde Hovegård Landerupgård Karlsgårde Revsing Landerupgård Ryttergård værket Kirkeskovgård Mosedegård? Revsing Ryttergård Nyrup Jersie Mosedegård Estrupvej Endrup ndst Graderup Fynsværket Estrupvedrup Endrup Nyrup Spanager Jersie ndstram-skærbæk- værket Skærbæk- Hejninge jæverskov Spanager Graderup Fynsværket Odense Sydøst Ringsted Lykkegård ramdrup Holsted Odense Sydøst Ringsted Lykkegård værket Holsted Fraugde Hejninge 50 kvjæverskov Horns Rev Tyrstrup Kingstrup 50 kv Fraugde Rislev Haslev Horns Rev Ribe Tyrstrup Kingstrup Magstrup Fensmark Rislev Haslev Ribe bildskov Stigsnæsværket 160 MW Magstrup Fensmark bildskov Stigsnæsværket Øster- 160 MW Næstved langslev Næstved holm Østerholm langslev Svendborg redebro Kassø Enstedværket Svendborg Masnedøværket redebro Kassø Enstedværket Orehoved Masnedøværket Sønderborg Orehoved Eskilstrup Sønderborg Radsted Eskilstrup Vestlolland Radsted Idestrup 60 kv Vestlolland Idestrup 60 kv Skagerrak Skagerrak MW MW Konti-Skan Konti-Skan Rødby Rødby Nysted 165 Nysted MW 165 MW 132 kv 132 kv Kontek Kontek 600 MW? 10

11 Some solutions (1) edsted Norge 3 x HVD 400 kv transmission lines (OHL) HVD-VS Jammerbugten 3 x 200 MW HVD-VS Vendsysselværket Ferslev Vester Hassing 2 x HVD 2 x 200 MW nholt Struer ilstrup Tjele HVD-VS 3 x 200 MW Ringkøbing Fjord E D Horns Rev HVD-VS Idomlund Karlsgårde Trige Herning Malling skær Revsing Landerupgård Endrup Kingstrup snæsværket Herslev HVD Fraugde Kyndbyværket Hovegård Ishøj jæverskov HVD-VS Gørløsegård Glentegård magerværket H.. Ørsted Værket vedøreværket 3 x 200 MW Kriegers Flak Kassø HVD 11

12 Some solutions (2) Norge Jammerbugten 400 kv cables HVD-VS 3 x HVD edsted 3 x 200 MW HVD -VS Vendsysselværket Ferslev Vester Hassing 2 x HVD 2 x 200 MW nholt Struer ilstrup Tjele HVD -VS 3 x 200 MW Ringkøbing Fjord E D Horns Rev HVD -VS Idomlund Karlsgårde HVD -VS MW Revsing Endrup HVD -VS MW Herning skær Landerupgård Trige Malling Kingstrup snæsværket Fraugde Herslev HVD Kyndbyværket Hovegård Ishøj jæverskov HVD-VS Gørløsegård Glentegård magerværket H.. Ørsted Værket vedøreværket 3 x 200 MW Kriegers Flak Kassø HVD 12

13 Some solutions (3) Norge Jammerbugten 400 kv cables HVD-VS 3 x HVD 3 x 200 MW HVD -VS Vendsysselværket Ferslev Vester Hassing 2 x HVD 2 x 200 MW nholt edsted Struer ilstrup Tjele Ringkøbing Fjord Idomlund 3 x 200 MW HVD -VS MW Herning Trige HVD -VS MW skær Malling Kyndbyværket Gørløsegård Glentegård E D Horns Rev Karlsgårde Revsing Endrup Landerupgård Kingstrup snæsværket Fraugde Herslev Hovegård Ishøj jæverskov magerværket H.. Ørsted Værket vedøreværket HVD -VS 3 x 200 MW Kriegers Flak Kassø HVD 13

14 14