Optimal forvaltning av reaktiv effekt i regionalnettet i Buskerud

Abstract

Arbeidet som presenteres i denne rapporten er utført i samarbeid med Energiselskapet Buskerud (EB). Oppgavens formål har vært å utarbeide en generell metode for å minimere kostnader knyttet til reaktiv effektflyt i regionalnettet og deretter benytte denne metoden for å optimalisere reaktiv effektflyt i regionalnettet eid av EB. Regulering av reaktiv produksjon i kraftstasjoner og installasjon av kondensatorbatterier er vurdert som mulige tiltak for å endre den reaktive effektflyten. Disse tiltakene medfører kostnader i form av aktive tap i generatorer eller på grunn av kostnader til installasjon av kondensatorbatterier. Reaktiv effektflyt bidrar til kostnader i form av nettap og reaktivt uttak fra sentralnettet tarifferes av Statnett. I optimaliseringen tas det sikte på å minimere summen av disse fire kostnadselementene. Faste kostnader ved installasjon av kondensatorbatterier fører til at optimalisering av reaktiv effektflyt er et diskret optimaliseringsproblem. Optimaliseringen er derfor utført ved bruk av genetisk algoritme, en optimaliseringsmetode som ble antatt å fungere godt for diskrete problemer. Ved optimalisering med genetiske algoritmer er det ikke mulig å fastslå med sikkerhet at optimal løsning blir funnet, og det er derfor knyttet noe usikkerhet til resultatene. Et optimaliseringsprogram ble programmert i Matlab, og programmet Matpower 3.2 ble implementert i optimaliseringsprogrammet for å utføre lastflytberegninger. Resultatene fra optimaliseringen var konsistente og ga en klar kostnadsreduksjon i forhold til dagens drift. Dette tyder på at optimalisering med genetisk algoritme fungerer godt for denne problemstillingen. Beregningstiden for de største optimaliseringene var rundt 5 minutter. Optimalisering av reaktiv effektflyt ble gjennomført for to deler av regionalnettet i Nedre Buskerud. I begge nettene er det i dagens drift noe reaktiv produksjon i kraftstasjoner, men det er også et betydelig reaktivt uttak fra sentralnettet. Begge analysene viste at reaktiv produksjon i nettet bør økes i forhold til dagens nivå, først og fremst på grunn av store besparelser ved redusert reaktivt uttak fra sentralnettet. Også reduserte nettap bidro til kostnadsreduksjonene. Kostnadene kan reduseres betraktelig ved å øke reaktiv produksjon i kraftstasjonene i nettet, men størst kostnadsreduksjon oppnås ved installasjon av nye kondensatorbatterier. Optimaliseringen ble utført for ulike priser på sentralnettsuttak, og resultatene viste at prisen på reaktivt uttak fra sentralnettet må reduseres til under 10 kr/kVAr for at slikt uttak skal være lønnsomt. I dag er prisen på 25 kr/kVAr. Dette viser at konklusjonen om at reaktiv produksjon bør økes for å unngå reaktivt uttak fra sentralnettet er robust for endringer i sentralnettsprisen. I nettet mot Kongsberg ga et kondensatorbatteri på 8 MVAr i Glabak en maksimering av kostnadsreduksjonen. Denne investeringen har en internrente på 10 %. I nettet mot Modum ga kondensatorbatterier på 6,5 MVAr i Hokksund T2 og 9 MVAr i Hovde maksimal kostnadsreduksjon. Den samlede investeringen har en internrente på 12 %. I en eventuell videreføring av arbeidet i denne rapporten kan det være aktuelt å teste optimaliseringsprogrammet for større problemer. Optimalisering med genetisk algoritme kan også brukes i andre nettrelaterte problemstillinger. En mer detaljert behandling av reaktiv produksjon i generatorer vil kunne gi forbedret datagrunnlag for optimaliseringen, og dette bør derfor vurderes i det videre arbeidet.