Leveraging Grid Efficiency Through Dynamic Line Rating and N-0.9 Operations
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3152377Utgivelsesdato
2024Metadata
Vis full innførselSamlinger
- NTNU Handelshøyskolen [1718]
Sammendrag
Statnett sine kostnader knyttet til spesialregulering (SR) har økt betraktelig grunnet økende energibehov. Denne masteroppgaven undersøker mulighetene til Dynamic Line Rating (DLR) og et alternativ til sikkerhetskriteriet N-1 (kalt N-0.9) for å redusere disse kostnadene. Studien tar for seg tre forskningsspørsmål: historisk effektivitet, estimerte fremtidige besparelser og utforsking av alternativ nettstyringsstrategi (N-0.9).
Ved å bruke reell data fra to kraftlinjer i et område med flaskehalser, analyserte vi et grunnscenario og tre fremtidige scenarier — der hvert representerer ulike nivå av økt energibehov (20% økt energiflyt, 10% og 20% fast tillegg). Analysen sammenlignet potensielle besparelser ved å operere linjene med DLR mot den tradisjonelle Static Line Rating (SLR), og målte besparelsene i prosent, megawatt-timer (MWh), og norske kroner (NOK).
I grunnscenarioet muliggjorde DLR en kapasitetsøkning på 20%, noe som reduserte SR-kostnadene med 14,79 millioner NOK, eller 67,31% av de 21,97 millioner NOK som ble brukt. Selv om besparelsene for de fremtidige scenariene var noe mindre, var de fortsatt betydelige: 53,38% i 20% økt energiflyt scenarioet, 63,14% i 10% fast tillegg scenario, og 59,72% i 20% fast tillegg scenario. Disse resultatene viser at selv om DLRs innvirkning på SR-kostnader avtar når energinivåene øker, er det fortsatt vesentlig potensial for kostnadsreduksjoner.
Besparelsene for den alternative nettstyringsstrategien, N-0.9, var også betydningsfulle. I grunnscenarioet, ved bruk av både DLR og N-0.9-strategien, var reduksjonen i SR 100%. Med N-0.9 og SLR oppnådde vi en reduksjon på 77,4%. N-0.9 kombinert med DLR ville gjøre det mulig å oppnå en økning på 38% i energiflyt samtidig som man holder SR-kostnadene nær dagens nivåer.
Disse funnene bekrefter de økonomiske og driftsmessige fordelene ved å implementere nettstyringsstrategier som DLR og N-0.9, spesielt under scenarier med økt energibehov. Denne oppgaven gir et grunnlag for forbedrede beslutninger rettet mot effektivisering og bærekraftig utvikling av nett, i møte med stigende energiutfordringer. The costs associated with Special Regulation (SR) for Statnett have significantly increased due to rising energy demands. This master's thesis investigates the potential of Dynamic Line Rating (DLR) and a deviation from the standard N-1 grid reliability criteria (termed N-0.9) to reduce these costs. The study addresses three research questions: historical efficiency, projected future savings, and exploring an alternative grid management strategy (N-0.9)
Utilizing real-world data from two power lines in a bottleneck-constrained area, we analyzed a Baseline Scenario and three future scenarios — each reflecting different levels of increased energy demand (20% increased Power Flow, 10% and 20% Fixed Gains). The analysis compared the potential savings from operating the lines with DLR against the traditional Static Line Rating (SLR), measuring the savings in percentage, Megawatt-hours (MWh), and Norwegian Kroner (NOK).
In the Baseline Scenario, DLR enabled a 20% capacity gain, reducing SR costs by 14.79 million NOK, or 67.31% of the 21.97 million NOK spent. Although savings in future scenarios were slightly less, they were still substantial: 53.38% in the 20% increased Power Flow scenario, 63.14% in the 10% Fixed Gain scenario, and 59.72% in the 20% Fixed Gain scenario. These results demonstrate that although DLR’s impact on SR costs diminishes as power levels increase, it still offers significant potential for cost reductions.
The savings for the alternative grid management strategy, N-0.9, were also noteworthy. In the Baseline Scenario, operating with DLR and N-0.9, the reduction in SR was 100%. Even with SLR, we achieved a 77.4% reduction. With N-0.9, combined with DLR, it would be possible to achieve a 38% increase in power flow while maintaining SR costs close to today's levels.
These findings affirm the substantial economic and operational benefits of adopting advanced grid management strategies like DLR and N-0.9, especially under scenarios of increased energy demand. This research provides a solid foundation for future strategic decisions aimed at enhancing the efficiency and sustainability of grid management in the face of rising energy challenges.