Koncept for styring af elsystemet - en del af Elsystem 2025 og det danske Smart Grid koncept Carsten Strunge, M.Sc.E.E. Miljø, Forskning og Udvikling, Energinet.dk S-557 Smart Grid Temadag, 6. oktober 2010 1 Indhold Projektet Kort fortalt Udfordringen frem mod 2025 Oplæg til fremtidens styringskoncept 2 1
Elsystemets bidrag fra politiske rammer til de politiske mål Styring af elsystemet Måling Datakommunikation Marked Styring og regulering Robusthed Fleksibilitet Stærkt transmissionsnet Sammentænkte energisystemer Politiske rammer - 50% VE Politiske klimamål 3 Indhold Projektet Kort fortalt Udfordringen frem mod 2025 Oplæg til fremtidens styringskoncept 4 2
Udfordringer og problemstillinger frem mod 2025 Udnyttelse af VE Markeder og effektbalancering Transient stabilitet Kortslutningseffekt Lokale begrænsninger i elnet Spændings- og VAr-regulering 5 Udnyttelse af VE Nyt paradigme: Forbrug skal følge produktion 50,5 Hz 50,0 Hz Elproduktion Elforbrug 49.5 Hz Effektbalance i elsystemet, også med 100% af forbruget dækket af VE-baseret el. Traditionelt har produktionen fulgt forbruget. 6 3
Mere inverterbaseret elproduktion i fremtiden AC VS. DC AC I dag er produceres størstedelen af vores el på kraftværker med roterende maskiner. Moderne vindmøller, solcelleanlæg, mv. er inverterbaserede. Betyder mindre naturlig inerti og mindre kortslutningseffekt. 7 Flaskehalse i lokale net 60 kv 100 MW gammel transformer 60 kv 60 kv 200 MW nyt forbrug = ~ = ~ = ~ Distributionsnettet er i dag traditionelt dimensioneret til en begrænset samtidighed af det klassisk installerede forbrug. De lokale net er dermed ikke klar til fremtidens nye prisfleksible forbrug som elbiler og varmepumper. 8 4
Spændingsudfordringen i lokale net 0,4 kv 0,4 kv 0,4 kv 0,4 kv Større variation i effekttransporten i lokalnet gør det sværere at fastholde en stabil spænding HVIS ikke spændingen styre mere intelligent. 9 Indhold Projektet Kort fortalt Udfordringen frem mod 2025 Oplæg til fremtidens styringskoncept 10 5
Koncept 2025 og principper for fremtidens styringskoncept Aktiv styring af elnettet Avanceret tilstandsovervågning og estimering Aktivering af styrbare ressourcer Automatisk styring i elnettet Effektiv effektbalancering Pan-europæisk markedskobling og koordination Aktivering af forbrug Gradvis ændring af markederne Intelligent aktivering og styring af ressourcer Aggregering og VPP Fleksible styringshierarkier -teknologi med rollebaseret adgang til ressourcer Internationale standarder Fælles standardiseret informationsmodel Markedsmekanismer først, men teknisk aktivering er altid mulig 11 Driftsformer i fremtidens elsystem Normal Monitering & automatisk systemkontrol drift Skærpet drift Markedsdrift Spændingsog Varregulering i driftssekund Nøddrift Tvangskørsel Omr-Ø-drift Automatisk spændings-, frekvens- og effektregulering Net- (celler) eller transmissionsområder skal drives og styres mere ens i fremtidens elsystem. Netvirksomheder skal være systemoperatører (DSO) frem for netopetatører (DNO). 12 6
Fremtidens kommunikationsinfrastruktur Mellem decentrale og distribuerede aktører anvendes sikrede linjer i offentligt datanet (Internet) Mellem få store centrale aktører anvendes private eller lukkede datanet Internt hos den enkelte aktør eller i elforsyningsvirksomhe der andendes lukkede datanet 13 Elementer i Smart Grid styringssløjfen - generelt Styring1 () Styring2 Andre aktører Kommunikation Kommunikation Sensor data data Kontrolboks m. RBAC ( eller Gateway) Actuator Status for tilgængelighed Kontrol og styresignaler Elsystem 14 7
Elementer i Smart Grid styringssløjfen - nær forbrugeren Evt. via AMR/AMI Teknisk styring () Markedsaktører Kommerciel drift Kommunikation (Fiber, PLC, GPRS,?) Kommunikation (Internet) Energi og online måling Sensor Elmåler data data Kontrolboks m. RBAC ( eller Gateway) Actuator DER VP, Elbil mv. Status for tilgængelighed Kontrol og styresignaler Elsystem 15 Smart Huset i Smart Grid Kommunikation (Internet) Sensor Kontrolboks m. RBAC ( eller Gateway) Elmåler 16 8
Lokal teknisk VPP og kommerciel VPP i Smart Grid Markedsaktører A KomVPP Markedsaktører B KomVPP Kommunikation (Internet) Styring TekniskVPP () 10/0,4 kv Tek + KomA + KomB Tek + KomA Tek + KomA + KomB Tek + KomA AMI/AMR 17 Flaskehalse i lokale net 60 kv 100 MVA gammel transformer 60 kv 60 kv 200 MW nyt forbrug = ~ = ~ = ~ Distributionsnettet er i dag traditionelt dimensioneret til en begrænset samtidighed af det klassisk installerede forbrug. De lokale net er dermed ikke klar til fremtidens nye prisfleksible forbrug som elbiler og varmepumper. 18 9
Spændingsudfordringen i lokale net 0,4 kv 0,4 kv 0,4 kv 0,4 kv Større variation i effekttransporten i lokalnet gør det sværere at fastholde en stabil spænding HVIS ikke spændingen styre mere intelligent. 19 SCADA/DMS () Netvirksomhed (DSO) Teknisk VPP i celle 150 kv Celleregulator Teknisk VPP 60 kv 60 kv 60 kv 60 kv 60 kv 60 kv 60 kv 60 kv 20 10
Hierarkisk agentstruktur i fremtidens elsystem Niveau 4 (DSO B) Niveau 5 (TSO) Niveau 4 (DSO A) Niveau 3 (150/60 kv station) Niveau 2 (60/ stationer) Niveau 1 (Anlæg/Radialer ) Niveau 0 (DG enheder) ~ ~ ~ 21 Distributionsnettenes støtte til transmission HVDC HVDC NO/SE NL HVAC SE HVAC DE SC SC Optimal udnyttelse af ressourcer til støtte for transmissionsnettet. Celleregulatorer yder spændings- og var-støtte til transmissionsnettet på lige for med vindmølleparker, centrale værker, synckronkompensatorer (SC) og FACTS (f.eks. SVC eller STATCOM) 22 11
Tak for opmærksomheden 23 12