Till innehåll på sidan

Power System Operation Planning and Wind Power Curtailment

Efficient Methods for Power System Scheduling and Integration Studies of Variable Renewable Energy

Tid: On 2022-03-30 kl 13.00

Plats: Kollegiesalen, Brinellvägen 8, Stockholm

Videolänk: zoom link for online defense

Språk: Engelska

Ämnesområde: Elektro- och systemteknik

Respondent: Elis Nycander , Elkraftteknik

Opponent: Professor Benjamin Hobbs, Department of Environmental Health & Engineering, Whiting School of Engineering, Johns Hopkins University

Handledare: Lennart Söder, Elkraftteknik; Mehrdad Ghandari, Elkraftteknik; Robert Eriksson, Elkraftteknik; Germán Morales-España,

Exportera till kalender

QC 20220218

Abstract

För att minska koldioxidutsläppen ersätts konventionella icke förnybara kraftverk av förnybara energikällor. Som en följd av variabiliteten och osäkerheten hos väderberoende förnybar elproduktion kan det uppstå situationer då det inte är möjligt att använda all den förnybara elen, vilket gör det nödvändigt att spilla förnybar el. Dessa situationer kan uppstå t.ex. på grund av låg efterfrågan på el, brist på överföringskapacitet, eller därför att konventionella kraftverk behöver vara igång för att bidra med svängmassa eller reserver för att hantera störningar i elsystemet och balansera produktion och förbrukning. 

En effektiv integrering av förnybar elproduktion i elnätet kräver verkyg för både långsiktig planering för utbyggnad av elsystemet och för kortsiktig driftsplanering, t.ex. dagen-före planering som sker på elmarknader. I den här avhandlingen utvecklas verktyg både för långsiktig och kortsiktig planering av elsystem, med fokus på att uppskatta det framtida behovet av att spilla förnybar elproduktion och att utveckla metoder som kan ge en effektivare drift at elsystemet genom att tillåta spill av förnybar el. 

För att underlätta långsiktig planering av elsystemet utecklas en fritt tillgänglig produktionskostnadsmodell för det nordiska elsystemet, ODIN, som sedan används för att uppskatta spillet som uppkommer som en följd av den stora utbyggnaden av vindkraft i framför allt norra Sverige. För driftsplanering av elsystem vidareutvecklas den effektbaserade varianten av unit-commitment problemet, genom att inkludera reserver för att hantera osäkerhet och variabilitet från vindkrafsproduktion samt störningar i elsystemet, såsom bortfall av ledningar och kraftverk. Dessutom undersöks situationer då spill av förnybar el kan leda till lägre driftskostnader och koldioxidutsläpp och därför vara fördelaktigt. Vidare utvecklas en fritt tillgänglig modell för att generera realistiska vindkraftsscenarier som kan användas i unit commitment formuleringar. Till sist implementeras en effektbaserad version av ODIN för att undersöka fördelarna med att använda effektbaserad modellering för långsiktig planering av elsystem. 

Dessa studier och verkyg kan bidra både till bättre långsiktig planering och mer effektiv kortsiktig driftsplanering av elsystem, framför allt inom Norden. Ett alltför stort spill av förnybar el bör undvikas genom långsiktigt planering av utbyggnaden av elsystemet, men på kort sikt bör flexibiliteten från förnybar elproduktion utnyttjas för att minimera driftskostnaderna.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-309027