Strukturelle ubalanser i det nordiske synkronsystemet

Abstract

Denne masteroppgaven omhandler beregninger av strukturelle ubalanser i det nordiske synkronsystemet beregnet fra produksjonen, forbruket og utvekslingen fra målte data i systemet fra 2009--2012 og fra to modellsimuleringer av det nordiske systemet med samlast for 2012 og 2020. Oppgaven er utført for å undersøke de strukturell ubalansene som oppstår i dag og i fremtiden på grunn av strukturen i kraftmarkedet og kraftflyten på utenlandsforbindelsene.Kurvemodelleringer av produksjonen, forbruket og utvekslingen er gjort innen timen for å finne de strukturelle ubalansene over et døgn. Beregningene er først gjort på de målte dataene og samlastdataene fra 2012-simuleringen. Resultatene fra disse sammenlignes og brukes til å analysere de strukturelle ubalansene beregnet med datasettet fra 2020-simuleringen.Resultatene fra 2009--2012 viser at strukturelle ubalansene vil oppstå i hverdager mellom 5:00--8:00 og i uke- og helgedager på kvelden fra 22:00--1:00. Ubalansene, som oppstår på grunn av det timesoppløste nordiske kraftmarkedet, gjør det nødvendig med reguleringsinngrep fra systemansvarlige i disse tidsperiodene. Resultatene viser at rampingen i timesskiftene har en stor innvirkning på de strukturelle ubalansene avhengig av størrelsene på flytendringene mellom to timer relativt til systemets størrelse. Det har også vist seg at innføring av et kvartersoppløst kraftmarked i dag utgjør 1/3 i størrelse av de strukturelle ubalansene som forekommer i systemet i dag. De strukturelle ubalansene vil derimot har høyere svigninger mellom positiv og negativ verdi enn ubalansene i det timesoppløste kraftmarkedet.Samlastresultatene fra 2020 indikerer at utvekslingen vil påvirke størrelsen på de strukturelle ubalansene mer enn i dag. Dette skyldes den økte kapasiteten i systemet fra utvekslingsforbindelsene som er lagt til 2020-modellen i samlast. Dette vil medføre strukturelle ubalanser som krever manuell regulering også utenfor de kritiske periodene fra 5:00--8:00 og 21:00--1:00. Ved en endring på rampingrestriksjonen fra 600 til 1000 [MW/h] og ramping gjennom timen, vil minimum av 10\%- og maksimum av 90\%-persentilene av de strukturelle ubalansene ligge på $\pm4000$ [MW]. Dette er nesten to ganger så mye som ubalansene i dag. Variasjonen på størrelsene hver dag vil også variere mer enn før avhengig av størrelsene på flytendringene. De strukturelle ubalansene i et slikt scenario vil kreve økte reguleringsressurser fra dagens nivå. Med endret rampingrestriksjon og et kvartersoppløst kraftmarked i 2020, vil ubalansene reduseres til dagens nivå. Verdiene av ubalansene er også i dette scenarioet veldig varierende med størrelsene på flytendringene i det nordiske systemet. Dagens systemdrift vil kunne håndtere disse ubalansene.