Analyse av lastendringer på nettstasjonsnivå som følge av solkraftproduksjon på privathus og næringsbygg

Abstract

Nettilknyttet solkraft har hatt en kraftig vekst i den norske solenerginæringen de siste årene. Det økende antallet plusskunder bidrar til en desentralisering av kraftproduksjonen, og kan skape utfordringer knyttet til kapasitet i fordelingsnettet.

Denne oppgaven har analysert lastendring på nettstasjonsnivå for to nettstasjoner i Stavanger-området. Forbrukskurver som inneholder gjennomsnittlig effektverdi per time fra Lyse Elnett er sammenlignet mot framtidig produksjon fra solanlegg. Solkraftproduksjonen baserer seg på tre ulike framtidsscenarier der ulike mengder kunder i Stavanger-området har solanlegg installert på eget tak. Gjennom en plusskunde fra Trondheim, som siden sensommeren 2019 har hatt eget solanlegg i drift, har det vært mulig å benytte reelle produksjonsdata fra et solanlegg. Disse dataene har blitt brukt som en referanse for kundene i Stavanger.

De ulike scenariene med solkraftproduksjon ga forskjellige utfall. Felles for alle scenariene er at plusskundene vil bidra til endringer i lastprofil. I timer med mindre produksjon enn forbruk vil produksjonen virke avlastende for nettet, og timene med overskudd av produksjon vil føre til større belastning på nettet. Det tredje scenariet skilte seg ut ved sammenligning av overproduksjon med merkeeffekten på transformator. For dette tilfellet vil det være henholdsvis 359 og 378 timer for nettstasjon 1 og 2 gjennom året der overskuddet av kraft vil overskride transformatoreffekt. Disse timene gjennom året med overskudd kan være utfordrende med tanke på potensielle overspenninger og overbelastning av linjer og transformator som kan skade komponenter i kraftnettet.

Mengden overskuddkraft som kan være utfordrende for netteiere er i stor grad avhengig av de ulike framtidsutsiktene. Her er det store variasjoner, men de aller fleste spår en enorm økning i installert solkraftkapasitet de neste 10-20 årene. Endringer i tariffer og kutt i støtte kan på den andre siden bremse utviklingen.

Grid connected PV production has seen strong growth in the Norwegian industry of solar power within the recent years. The increasing number of prosumers contributes to a decentralization of the power generation, and may create challenges related to capacity in the distribution grid.

This thesis has analyzed load change at substations for two different stations in the area of Stavanger. Data that contains consumption of active power with values per hour from Lyse Elnett is compared to future production from PV. The PV production is based on three different scenarios where different amounts of costumers has PV installed. Through a prosumer in Trondheim, which has been producing from his own PV plant since the late summer of 2019 , it has been possible to operate with real production data. This data has been used as a reference for the prosumers in Stavanger.

The different scenarios of PV production have different outcomes. Common to all scenarios is that the prosumers will contribute to changing the load profile. During hours of less production than consumption, production will be relieving the grid, and the hours of surplus production will result in greater load on the grid. The third scenario stood out when comparing overproduction with the rated power of the transformer. In this case there will be 359 and 378 hours for substation 1 and 2 respectively during the year in which the surplus power will exceed the rated power of the transformer. These hours throughout the year can be challenging considering potential overvoltages and overloads of lines and transformers that potentially may damage components in the power grid.

The amount of surplus power that may be challenging for network owners is largely dependent on the different prospects. There are big variations in the prospects, but the vast majority predict a huge increase in installed solar power over the next 10-20 years. On the other hand, changes in tariffs and cuts in support may slow down the development.