pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset
TRANSCRIPT
![Page 1: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/1.jpg)
Julkinen
Pohjoismaisen
taajuusohjattujen
reservien kehitys –
projektin kuulumiset
Reservipäivä 10.5.2016
Minna Laasonen
![Page 2: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/2.jpg)
1. FCP*-projektin lyhyt esittely
2. Katsaus mitä on tähän mennessä tehty
3. Seuraavat askeleet
*FCP: Revision of Frequency Containment Process
![Page 3: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/3.jpg)
FCP-projektin tavoitteet ja organisointi
![Page 4: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/4.jpg)
Julkinen
FCP-projektin tavoitteet
Reservipäivä 10.5.20164
• Uudistaa ja harmonisoida taajuuden
vakautusreservien (FCR) tekniset vaatimukset
• taajuusohjattu käyttöreservi FCR-N
• taajuusohjattu häiriöreservi FCR-D
• Määritellä pohjoismaisittain yhteneväiset
vaatimukset reserveihin osallistuvilta
tarvittavista teknisistä tiedoista
• etukäteen tehtävät mittaukset &
toimitettava dokumentaatio
• reaaliaikaiset mittaukset
• häiriön jälkeen tarvittava data
![Page 5: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/5.jpg)
Julkinen
Projektin organisointi
FG:n jäsenet projektissa
• Project team: Minna Laasonen
• Control design WG: Harri Kuisti, Mikko Kuivaniemi
• Pre Qualification WG: Mikko Kuivaniemi
• Ex. Communication WG: Laura Ihamäki
Suomalaiset, Reference group
• Hannu Korva, Kemijoki
• Raimo Ojala, Kemijoki
• Raimo Peltola, Fortum
• Teuvo Jouhten, PVO
• Holger Wik, VEO
• Eero Koski, ABB
Reservipäivä 10.5.20165
Project team
Control design WG Pre Qualification WG Ex. Communications WG
Steering committee
NAG
Reference group
Projektipäällikkö: Evert Agneholm, Gothia Power
![Page 6: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/6.jpg)
Julkinen
Uusi lähestymistapa suunnitteluun
• Vaatimuksia on lähdetty suunnittelemaan pohjoismaisesta lähtökohdasta: Mitkä olisivat
sähköjärjestelmän kannalta optimaaliset vaatimukset?
• taajuuden heilunnan vaimentaminen
• säätötekniikka vahvasti mukana vaatimusten suunnittelussa
• Vaatimusten suunnittelussa otettava huomioon pohjoismaisen sähköjärjestelmän
muuttuminen lähivuosina
Reservipäivä 10.5.20166
49.9
49.95
50
50.05
50.1
![Page 7: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/7.jpg)
Julkinen
Lähivuosina pohjoismainen sähköjärjestelmä muuttuu merkittävästi
• Tuulivoimaa ja aurinkovoimaa lisää yhteensä 2...5 TWh vuosittain
• Ruotsi sulkee ydinvoimaloitaan
• Suomessa suljetaan lauhdevoimalaitoksia, mutta kasvatetaan ydinvoimaa
• Rakennetaan uusia isotehoisia HVDC-yhteyksiä pohjoismaista muihin synkronialueisiin
tuonti- ja vientikapasiteetti kasvaa
• Teollisuuskuorman siirtyminen taajuusmuuttajien taakse jatkuu
kuormituksen taajuusriippuvuus pienenee
Reservipäivä 10.5.20167
2016 2017 2018 2019 2020 2021
2013 Oskarshamn 2 –640 MW
Olkiluoto 3 +1600 MW
(+1300 MW)
Oskarshamn 1 –470 MW
NordLink +1400 MW
Ringhals 2 –870 MW
Ringhals 1 -880 MW
NSN +1400 MW
![Page 8: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/8.jpg)
Projekti kestänyt 1,5 vuotta –
mitä on saatu aikaiseksi?
![Page 9: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/9.jpg)
Julkinen
Paljon on tehty...
• Taajuusohjatusta käyttöreservistä on saatu ensimmäiset versiot kommenteille
• uusista vaatimuksista alkaa pikkuhiljaa olla käsitys
• Ensimmäinen versio Tekniset vaatimukset -dokumentista
• sisältää myös etukäteen tarkistettavat kelpoisuusvaatimukset
• Pohjoismaisen sähköjärjestelmän kuormituksen ja tuotannon välistä epätasapainoa selvitetty
• epätasapainon määrittäminen on haastava tehtävä
• on kuitenkin tärkeä tieto, kun suunnitellaan miten se saadaan vaimennettua reserveillä
• Pohjoismaisesta vesivoimakapasiteetista on teetetty selvitys
• Ensimmäisiä alustavia simulointeja liittyen taajuusohjattuun häiriöreserviin on tehty
Reservipäivä 10.5.20169
![Page 10: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/10.jpg)
Julkinen
Tulossa todennäköisesti kolme tuotetta
• Suunnittelua on tehty työmäärän rajaamiseksi käyttämällä vesivoimaloiden malleja
• Lopulliset vaatimukset koskevat kuitenkin kaikkia resursseja, jotka osallistuvat reserveihin
• Näillä näkymin tulossa kolme tuotetta
1. Taajuusohjattu käyttöreservi FCR-N
2. Taajuusohjattu häiriöreservi FCR-D ylössäätö (alitaajuustilanteet)
3. Taajuusohjattu häiriöreservi FCR-D alassäätö (ylitaajuustilanteet)
Reservipäivä 10.5.201610
![Page 11: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/11.jpg)
Julkinen
Uusien vaatimusten suunnittelussa käytetään erilaisia työkaluja
• Lineaarisella yksinkertaistetulla mallilla haetaan sähköjärjestelmän kannalta optimaalisia toiminta-
arvoja.
• optimoidaan reservin toimintaa suhteessa järjestelmän kulutuksen ja tuotannon väliseen
epätasapainoon
• mallissa kuvattu yksinkertaistettu vesivoimakoneen taajuudensäätö sekä sähköjärjestelmän
inertia
• Epälineaarisella mallilla testataan lineaarisella mallilla saatua ratkaisua koko järjestelmän kannalta
• epälineaarisessa mallissa on kuvattu sähköjärjestelmän taajuuteen vaikuttavat asiat, kuten
reserveistä saatava vaste, sähköjärjestelmän inertia ja kuormien taajuusriippuvuus
• tuloksia arvioidaan erilaisilla taajuuden laatuun liittyvillä kriteereillä
• Koko pohjoismaista sähköjärjestelmää kuvaavassa laajassa mallissa on kuvattu mm. voimajohdot,
sähköasemat ja voimalaitokset. Tällä mallilla varmistetaan vielä lopullisesti vaatimusten toimivuus.
Reservipäivä 10.5.201611
![Page 12: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/12.jpg)
Julkinen
Taajuusohjattu käyttöreservi – ensimmäinen versio teknisistä vaatimuksista tehty
• Ensimmäiset version FCR-N:n uusille vaatimuksille saatu lineaarisella mallilla ja niitä on
myös testattu yksinkertaistetulla epälineaarisella mallilla.
• Tällä hetkellä näyttäisi sille, että uusien vaatimusten mukainen FCR-N olisi hieman
nykyisiä vaatimuksia nopeampaa
Parempi vaimennus nopeammille taajuuden vaihteluille
• yksiköillä, joilla on paljon välystä, on haasteellista täyttää vaatimuksia
• Uudet vaatimukset tullaan todennäköisesti esittämään hieman eri tavalla kuin nykyiset.
• uusi esitystapa soveltuu vaatimusten esittämiseen nykyistä paremmin, mutta saattaa
alkuun tuntua haastavalle
• tavoitteena kuitenkin tehdä vaatimuksista mahdollisimman ymmärrettävät
Reservipäivä 10.5.201612
![Page 13: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/13.jpg)
Julkinen
Kelpoisuusvaatimukset osana kokonaisuutta
• Pohdinnassa, millaiset kelpoisuusvaatimukset taajuusohjattua käyttö- ja
häiriöreserviä toimittavalle toimijalle asetetaan
• Tekniset vaatimukset -dokumentti tulee sisältämään nämä
kelpoisuusvaatimukset
• kuvauksen vaadittavasta dokumentaatiosta
• tarvittavat testit
• mittaukset
Reservipäivä 10.5.201613
Grid
Reserve resource
Governor / Controller
Measurement recorder
Output power
Grid frequencySimulated input
frequency
Generated sine signal Generated 2-step step signal
A
TΔf
• Suomessa testataan jo tälläkin hetkellä reservit, joten asia ei ole meillä uusi
• nykyisten testien lisäksi vaadittaneen myös reservilähteen vaste sinimuotoiselle taajuudelle
• koska testien määrä kasvanee, niihin jouduttaneen käyttämään nykyistä enemmän aikaa
• Varsinaisen Tekniset vaatimukset –dokumentin tueksi tehdään erillinen lisädokumentti, jossa on
tarkemmin avattu teknisiä yksityiskohtia
• tavoitteena helpottaa uusien vaatimusten käyttöönottoa ja kelpoisuusvaatimusten täyttämistä
• Alustava versio dokumentista tullee kommenteille referenssiryhmälle kesän alkupuolella
![Page 14: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/14.jpg)
Julkinen
Selvitys taajuudensäätökapasiteetista• Osana FCP-projektia teetettiin myös erillinen selvitys käytettävissä olevasta
pohjoismaisesta vesivoimakapasiteetista
• Selvityksen tavoitteena oli saada karkea kuva, kuinka paljon pohjoismaissa
on erityyppistä vesivoimaa (turbiinityyppi, putouskorkeus, jne..)
• Selvityksen teki Norconsultista Terje Ellefsrød, jolla on pitkä kokemus
vesivoimaloista
• Tutkimuksessa keskityttiin erityisesti mekaaniseen kuolleeseen alueeseen,
lähtötietona käytettiin aikaisemmin tehtyjä testejä erityyppisillä
vesivoimayksiköillä
Reservipäivä 10.5.201614
• Johtopäätökset selvityksestä:
Vaatimukset saattavat osoittautua hankaliksi erityisesti Kaplan-turbiineille
Myös voimalaitoksilla, joissa on suuri putouskorkeus ja Francis-turbiini, saattaa olla vaikeuksia
täyttää vaatimukset
Ikääntymisellä myös vaikutusta
![Page 15: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/15.jpg)
Mitä tehdään seuraavaksi?
![Page 16: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/16.jpg)
Julkinen
Taajuusohjatun häiriöreservin (FCR-D) vaatimusten suunnittelu osoittautunut haasteelliseksi• Tällä hetkellä valmistellaan ensimmäistä versiota uuden FCR-D:n
teknisistä vaatimuksista.
• Vaatimusten lähtökohtana:
1. Stabiliusvaatimus (sama kuin FCR-N:lle)
2. Toimintanopeusvaatimus
• Tilanteet, joissa sähköjärjestelmän inertia on pieni tai pienehkö ja
taajuus laskee nopeasti, osoittautuneet haastaviksi
• Taajuusmittauksissa viivettä, taajuushäiriön alkuvaiheessa
taajuus ei ole sama joka paikassa
• Vesivoimareservin aktivoituminen vie 1-2 sekuntia
• Pienen inertian tilanteissa osa tarvittavasta FCR-D:stä pitää
todennäköisesti olla hyvin nopeasti aktivoituvaa reserviä, kuten
kuormia
Reservipäivä 10.5.201616
massiivinen kulutuksen irtikytkentä
häiriöreservi aktivoituu
taajuuden normaali vaihtelualue
pieni inertia
tavanomainen inertia
taajuus
aika
![Page 17: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/17.jpg)
Julkinen
Automaattisen taajuudenhallintareservin (aFRR) rooli tulevaisuudessa?
• aFRR ei varsinaisesti sisälly projektin laajuuteen, mutta tavoitteena on selvittää
optimaalinen jako FCR-N:n ja aFRR:n määrille.
• FCR-N ja aFRR toimivat molemmat samalla taajuusalueella 49,9...50,1 Hz
• aFRR:n teknisiä ominaisuuksia ei tutkita osana projektia, vaan selvityksessä oletetaan
näiden pysyvän nykyisinä
• aFRR:n tekniset vaatimukset soveltuvat lähes kaikille reservilähteille
• Alustavia simulointeja, joissa tutkittu sekä reservimäärää että sen jakoa FCR-N:n ja aFRR:n
välillä
• Käytetty yksinkertaista epälineaarista mallia, arvioinnin kriteerinä normaalin
taajuusalueen ylitysminuutit, taajuuden heilahtelu sekä taajuuden tasapainottamisen
onnistuminen
• Alustavasti näyttäisi sille, että kokonaismäärästä voi olla huomattavakin osa aFRR:ää,
mutta FCR-N:ää kuitenkin tarvitaanReservipäivä 10.5.201617
![Page 18: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/18.jpg)
Julkinen
Uusien vaatimusten markkinavaikutukset
• Selvitetään, kuinka paljon pohjoismaissa on uudet vaatimukset täyttävää
reservikapasiteettia
• Tavoitteena varmistaa, että markkinat toimivat tulevaisuudessakin
• Vesivoiman osalta saatu ensimmäisiä arvioita (Norconsultin raportti), mutta tämän
tuloksia on vielä arvioitava uudestaan alan asiantuntijoiden kanssa
• Selvitetään myös muiden reservilähteiden kapasiteetti
• Kapasiteettiselvitysten pohjalta pyritään arvioimaan ainakin karkealla tasolla uusien
vaatimusten vaikutuksia hintaan
• Mitkä asiat vaikuttavat reservien hintaan nykyisin?
• Entäpä tulevaisuudessa?
• Jos havaitaan haasteita uudet vaatimukset täyttävän kapasiteetin määrässä suhteessa
tarvittavaan määrään, joudutaan teknisiä vaatimuksia miettimään uudestaan
Reservipäivä 10.5.201618
![Page 19: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/19.jpg)
Julkinen
Käyttöönotosta• Tavoitteena saada projekti päätökseen vuoden 2017 alkupuolella ja siirtyä tämän jälkeen jouhevasti
käyttöönottovaiheeseen
• Ennen lopullista päätöstä uusien vaatimusten käyttöönotosta tehdään kustannus-hyötyanalyysi (CBA)
• Reservituottajat – Mikä on taajuuden heilahtelun vaikutus esim. koneiden kulumiseen? Entäpä uusien
vaatimusten käyttöönoton aiheuttamat kulut?
• Kantaverkkoyhtiöt – Mikä on paremman taajuuden laadun merkitys? Mitä vaikutuksia uusilla
vaatimuksilla on reservikuluihin?
• Tutkitaan myös markkinanäkökulmasta, miten uusien vaatimusten mahdollinen käyttöönotto olisi
edullisinta toteuttaa pohjoismaisella tasolla
• Siirtymäjakson pituus?
• Voidaanko käyttöönotto yhdistää esim. perusparannuksiin tms.?
• Miten luodaan toimivat markkinat: nykyiset tuotteet versus uusien vaatimusten mukaiset tuotteet?
• Pohjoismaisen suunnitelman pohjalta mietittävä miten tämä jalkautetaan kansalliseksi
käyttöönottosuunnitelmaksi
Reservipäivä 10.5.201619
![Page 20: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/20.jpg)
Julkinen
Suomalainen taajuusohjattu käyttöreservi
• Suomalaiset tuottajat ovat ansiokkaasti osallistuneet projektiin ja tehneet myös omia
testejä voimalaitoksillaan. Myös säätäjävalmistajat olleet erittäin aktiivisia.
• Viitteitä siitä, että vesivoimalaitoksilla joissa on Kaplan-turbiinit tai Francis-turbiinit ja suuri
putouskorkeus, voi olla hankaluuksia täyttää nämä vaatimukset.
• Suomessa käytännössä kaikilla vesivoimalaitoksilla on Kaplan-turbiinit
• Toistaiseksi on liian aikaista sanoa, miten uudet vaatimukset soveltuvat suomalaisille
resursseille.
• Projektissa pohditaan tarvittavan FCR-N:n määrä, tulevaisuudessa osa normaalialueen
taajuudensäädöstä saatetaan toteuttaa aFRR:n avulla.
• Kansallisesti mietittävä myös toiminta poikkeustilanteissa, esim. saarekekäyttötapauksissa
Reservipäivä 10.5.201620
![Page 21: Pohjoismaisen taajuusohjattujen reservien kehitys –projektin kuulumiset](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020301/58ec899f1a28ab00048b4697/html5/thumbnails/21.jpg)
Fingrid Oyj
Läkkisepäntie 21
00620 Helsinki
PL 530, 00101 Helsinki
Puh. 030 395 5000
Fax 030 395 5196
Kiitos!