Impact of High Levels of Variable Renewable Energy on Power System Generation Adequacy

Methods for analyzing and ensuring the generation adequacy of modern, multi-area power systems

Tid: On 2020-06-10 kl 10.00

Plats: N/A (Via videolink due to Corona virus), (English)

Ämnesområde: Elektro- och systemteknik

Respondent: Egill Tomasson , Elkraftteknik, Integration of Renewable Sources (IRES)

Opponent: Associate professor Dirk Van Hertem, KU Leuven

Handledare: Professor Lennart Söder, Elkraftteknik

Abstract

Elförsörjningens leveranssäkerhet har varit en källa till oro alltsedan avregleringen av elmarknaden. Att säkerställa produktionens leveranssäkerhet var en ganska enkel uppgift i de tidigare naturliga monopolen. Vems ansvar var det att säkerställa produktionens leveranssäkerhet när industrin blev avreglerad och mer fragmenterad? Vem är villig att finansiera sällan använda produktionsenheter? Efter decennier av erfarenhet av den konkurrensutsatta elmarknaden kvarstår fortfarande frågan om marknadskrafterna är tillräckliga för att säkerställa produktionens leveranssäkerhet.

Energipolitiken i många länder har dessutom satt upp mål för en hög andel förnybar energi på elmarknaderna. Höga nivåer av förnybar produktion gör marknadens utbudssida mer osäker. Denna volatilitet i produktionen inducerar volatilitet i elpriser, vilket innebär att inkomsterna för konventionella produktionstekniker blir mer osäkra än tidigare. Detta kan försämra ekonomin hos vissa generatorer till den grad att de lämnar elmarknaden. Därför kan den installerade kapaciteten för kontrollerbar produktion reduceras.

Denna utveckling väcker frågan om i vilken utsträckning produktionens leveranssäkerhet kan säkerställas i framtida, avreglerade elkraftsystem med hög andel variabel elproduktion. Denna avhandling fokuserar på att modellera produktionens leveranssäkerhet för moderna kraftsystem med en hög andel variabla förnybara energikällor. Avhandlingen tittar dessutom på några lösningar i syfte att säkerställa leveranssäkerheten i sådana system genom olika medel som samordnade reserver, energilagring samt att utnyttja flexibilitet på marknadens efterfrågesida.

Modellerna som utvecklas i denna avhandling verifieras av välkända testsystem samt genom storskalig analys av befintliga kraftsystem. Förutom att fokusera på simulering av kraftsystem fokuserar de utvecklade modellerna dessutom på att uppnå hög beräkningseffektivitet. Detta görs genom medel som avancerad Monte Carlo-simulering och optimeringsmetoder som tillämpar dekomposition för att öka effektiviteten av simuleringarna.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-273328