Luku 10: Wind Power in the Danish Power System Tanskan voimajärjestelmä Pohjoismaiset sähkömarkkinat Tuulivoiman vaikutus ja ennustaminen Eltran alueella.

Esitys aiheesta: "Luku 10: Wind Power in the Danish Power System Tanskan voimajärjestelmä Pohjoismaiset sähkömarkkinat Tuulivoiman vaikutus ja ennustaminen Eltran alueella."— Esityksen transkriptio:

1 Luku 10: Wind Power in the Danish Power System Tanskan voimajärjestelmä Pohjoismaiset sähkömarkkinat Tuulivoiman vaikutus ja ennustaminen Eltran alueella Verkostovaatimuksia tuulivoimalle Yhteenveto Ontrei Raipala

2 Tanskan voimajärjestelmä Itäinen osa (Elkraft) kuuluu pohjoismaiseen Nordel järjestelmään Läntinen osa (Eltra) kuuluu mannereurooppalaiseen UCTE järjestelmään Elkraft ja Eltra järjestelmän välillä ei ole siirtoyhteyksiä Tuuliolosuhteet Eltran alueella ovat merkittävästi paremmat kuin Elkraft järjestelmän alueella

3 Tuulivoima Tanskassa Tuulivoimakapasiteetti koko Tanskassa noin 3000MW (2003), josta Eltran alueella noin 2400MW Tuulivoimakapasiteetin suhde järjestelmän kokoon nähden maailman suurin Eltran alueella Hajautetun tuotannon osuus on myös erittäin suuri (yli 50%)

4 NORDEL vs UCTE NORDEL: Puolet primäärisäätöreservistä (kattaa 1100MW tuotannon menetyksen) oltava aktivoitu 5s kuluttua häiriöstä, loput 30s sisällä Taajuuden säätöreservi 6000MW/Hz UCTE: primäärisäätöreservi (kattaa 3000MW tuotannon menetyksen) oltava aktivoitu 30s kuluttua häiriöstä Taajuuden säätöreservi 8000 – 15000MW/Hz

5 Eltran taajuudensäätö Eltra käyttää taajuudensäätöön –Nord Poolin spot (day-ahead) markkinoita tasoittamaan ennustettuja tuulivoiman tuotannon aiheuttamia epäbalansseja –Säätösähkömarkkinoita (reaaliaikamarkkinat) –Eltralla on sekundäärisäätökapasiteettia 550MW ylös ja 300MW alassäätöön, joka koostuu pitkäaikaisista sopimuksista ja oikeudesta käydä kauppaa Ruotsin ja Norjan säätösähkömarkkinoilla –Nopeavasteista tuotantoteknologiaa hienosäätöön –Norjaan menevää HVDC linkkiä ohjaavaa network controlleria

6 Pohjoismaiset sähkömarkkinat NORDEL kantaverkko muodostaa fyysisen kauppapaikan Elspot markkinat (day ahead market) Elbas markkinat (tuntia ennen) Säätösähkömarkkinat (puolituntia ennen) TSO:t ilmoittavat tarjolla olevan siirtokapasiteetin –limited ATC => aluehinnat

7 Säätösähkömarkkinat Säätösähkö (reaaliaika) markkinat Kantaverkko-operaattorit kirjaavat kaikki säätövoimatarjoukset yhteiseen web-pohjaiseen NOIS (Nordic Operational Information System) tietojärjestelmään, josta kaikki kantaverkko-operaattorit näkevät tuotantotarjoukset edullisuusjärjestyksessä. Säätösähkön hinta muodostetaan joka tunnin lopussa viimeisen käyttöönotetun tuotantoyksikön hinnan mukaan Myös säätösähkömarkkinoilla on käytössä aluehintajärjestely

8 Tuulivoiman vaikutus Normaalisti säädön tarpeen aiheuttaa kulutuksen muutos, tuotantoyksikön irtoaminen tai satunnaiset tuotannon muutokset Tuulivoima tuotannon kasvu aiheuttaa erityisesti haasteita voimanjärjestelmän säädölle Eltran alueella 1m/s muutos tuulennopeudessa vastaa noin 300MW muutosta tuulivoiman tuotantotehossa

9 Ensisijaistuotanto ja ennusteet Eltra on vastuussa niin kutsutun etusijais-tuotannon (sisältää yksityisomisteisen tuulivoiman ja paikallisen CHP tuotannon) tasapainottamisesta hallinnoimalla alueellaan Eltra informoi sähkönkäyttäjiä kolme kuukautta etukäteen etusijaistuotanto-osuudesta, jonka kuluttajat ovat velvoitettuja ostamaan. Kirjoittajat jakavat tuuliennusteet hyviin, huonoihin ja rumiin Ensisijaistuotannon ennusteet Eltran alueella

10 Tehontasapainon säätäminen Eltra ostaa säätötehoa 300MW mikä ei ole aina läheskään riittävästi =>Eltra ostaa tarvittavan lisä säätötehon pohjoismaisilta säätösähkömarkkinoita ja Saksasta Sähkön aluehinta Eltran alueella voi painua lähes nollaan

11 Hajautettua tuotantoa ei ohjata Eltran järjestelmässä mitenkään –Tuulivoiman annetaan toimia tuulennopeuden mukaan ja paikallisen CHP laitosten lämmöntarpeen mukaan (2005 asti) Tuulivoima luo sähkön aluehinnalle Eltran alueella laskupaineen korkean tuotannon aikoina Eltra on panostanut voimakkaasti simulointityökalujen kehittämiseen –WPPT (WindPowerPredictionTool) – tuulivoiman tuotannon ennustaminen –MARS (MarketSimulation) - tuulivoiman vaikutus sähkönhintaan –SIVAEL – tuotannon optimointi

12 Uusia vaatimuksia tuulivoimalle Eltra on asettanut yli 100kV verkkoihin kytketylle tuulivoimalle samankaltaisia vaatimuksia kuin tavallisellekin tuotannolle Fault Ride Through (FRT) –Eivät saa menettää stabiiliuttaan muualla tapahtuvan oikosulun seurauksena Tehonsäätökyky – voimalan kyettävä pienentämään tehontuotantonsa välille 0-20% täydestä tehosta muutamassa sekunnissa Vaatimukset sisältävät myös määrittelyjä liittyen seuraaviin: –Kyky selvitä jännite- ja taajuus heilahteluista –Voimaloiden vaikutus jännitteen laatuun – suojaus ja kommunikaatio

13 Vaatimuksia alle 100kv verkkoihin kytketylle tuulivoimalle Alle 100kV verkkoihin kytketylle tuulivoimalle ei ennen heinäkuuta 2004 ollut juurikaan vaatimuksia lukuun ottamatta taajuusrajoja Uusien vaatimusten tarkoituksena oli taata, että tuulivoimaloilla olisi tarvittavat dynaamiset ominaisuudet ja säätökyky voimajärjestelmän toiminnan tukemiseksi. Uuden vaatimukset mahdollistavat tuuliturbiinien määrän kasvattamisen ja lisäksi auttavat valmistautumaan mahdolliseen hajautettuun voimajärjestelmän hallintaan.

14 Tuulivoiman tulevaisuus Tanskassa Tanska on vähentänyt tukiaisia onshore tuulivoimalle, mikä on lähes pysäyttänyt onshore tuulivoiman lisärakentamisen Offshore puistoja sen sijaan rakennetaan edelleen Offshore tuulivoiman huipunkäyttöaika on merkittävästi korkeampi kuin onshore tuulivoiman (kuvassa 0,45-0,50 offshore vs 0,34 onshore)

15 Lopuksi… Eltran voimajärjestelmä on jo kokenut ensimmäisen voimakkaan tuulivoiman kasvukauden. Toisen massiivisen tuulivoimakapasiteetin kasvun toteutuminen edellyttäisi siirtoverkkojen vahvistamista ja parempaa käyttöreservien hallintamahdollisuutta. Myös jäähdyttimiin, lämpövarastoihin ja lämpöpumppuihin tulisi investoida lisää, jotta sähkön- ja lämmöntuotanto voitaisiin vapaammin erottaa toisistaan CHP voimaloissa. säätösähkömarkkinat vaikuttavat ja tulevat vaikuttamaan voimakkaasti voimajärjestelmän käyttöön