Storskaligt införande av sannolikhetsbaserad analys som alternativ till N-1-kriteriets dimensionering av elsystemets leveranssäkerhet utmanar. Brist på förståelse kräver bättre kommunikation som lyfter nyttan, enligt en nästan bortglömd rapport.

”Sammanfattningsvis finns det ett stort problem kring bristande förståelse för sannolikhetsbaserade metoder, både internt hos både myndigheter och företag och externt mellan olika aktörer.”

Påståendet är en av flera slutsatser i Energiforsk-rapporten Hybridmetod för riskbaserad värdering av driftsäkerhet (pdf). Frågan är om N-1-kriteriets brister räcker för den genomgripande förändring som el- och kraftnätens säkerhetsstruktur står inför.

– N-1 kriteriet håller inte måttet på en avreglerad elmarknad. Det tar inte hänsyn till sannolikheten för fel eller konsekvensen av olika typer av nätfel, eller kräver en analys om säkerhetsgränserna överträds, säger Patrik Hilber, KTH-professor med inriktning på kraftsystem.

Nytt perspektiv på N-1
Patrik Hilber var projektledare för nämnda rapport som bland annat lyfter fram några hittills dolda utmaningar kring sannolikhetsbaserade metoder. Den presenterar också en praktisk hybridlösning, en korsning mellan N-1-kriteriet och sannolikhetsbaserad analys med utgångspunkt i regionnätens behov.

Rapporten sätter samtidigt N-1-kriteriet in i ett bredare perspektiv. N-1 (N minus 1) syftar till att skapa ett förutsägbart (deterministiskt) och leveranssäkert elnät även om en huvudkomponent faller ut. I det gamla kraftsystemet före elmarknadens avreglering sågs det som självklart att alltid ha kapacitet till allt och alla. Den tiden är sedan länge förbi men principen har överlevt.

Resurser åt fel håll
Det har lett till ett överdimensionerat och kostnadskrävande system då N-1-kriteriet fångar alla incidenter utan urskiljning. Tillsammans med en branschkunnig referensgrupp med representanter för flera stora nätföretag och andra organisationer ställde Patrik Hilber och Energiforsk frågan varför sannolikhetsbaserade metoder inte har realiserats i den takt som både teorier och teknologier sedan länge har berett vägen för.

– N-1-kriteriet kräver samma nivå av redundans oavsett var i nätet man befinner sig. I praktiken betyder det onödigt höga kostnader för reservhållning, underhåll och investeringar som lägger beslag på stora resurser som hade kunnat användas till annat, till exempel större överföringsförmåga, säger Patrik Hilber.

Kommunicera mera
Enligt rapporten kan svaret delas mellan den praktiska svårigheten att få fram tillräcklig mängd systemdata och utmaningen att kommunicera rätt kring komplicerade teorier. Analysmetoder baserade på probabilistiska (sannolikhetsbaserade) algoritmer (pdf) ställer ”helt andra krav på kommunikation mot kunder, regulatorer och samhället i stort”.

Det blir inte enklare av att man i regionnäten gör egna tolkningar av N-1-kriteriet och ”avviker till stor grad från de definitioner av N-1 som förekommer inom transmissionsnät”.

Sannolik säkerhet ej populärt
Enligt Oddbjørn Gjerde, forskningsledare på det norska energiforskningsinstitutet SINTEF Energi, har sannolikhetsbaserade metoder tagit lång tid att accepteras i delar av branschen. Särskilt inom drift- och marknadsmiljöerna har man varit skeptiska till att avvika från N-1-kriteriet, berättar han, men påpekar att han pratar om en generell europeisk tendens över tid.

– Transmissionsnätens systemansvariga har dragit sig för att utmana med komplexa diskussioner kring risktagande, inte av illvilja utan av hänsyn till leveranssäkerheten och kunderna. Man vill inte gärna prata om sannolikheten för elavbrott, säger Oddbjørn Gjerde.

– Sannolikhetsbaserad dimensionering möter störst förståelse hos dem som arbetar med nätutvecklingsplaner och investeringsbeslut, men det räcker inte. En omläggning måste förankras i hela organisationen, säger Oddbjørn Gjerde.

Svenska kraftnät på gång
I Sverige används sannolikhetsbaserad metodik för översiktsanalyser inom både regionnäten och i transmissionsnätet, dock inte direkt i driftplaneringen. I Svenska kraftnäts korta och långa marknadsanalyser (KMA, LMA) används probabilistiska metoder för att skapa prognoser kring effektunderskott och investeringsbehov.

I säsongens Kraftbalansen på den svenska elmarknaden (pdf) för kommande vinter 2024/2025 används probabilistisk metod för att beräkna effekttillräcklighet. De nya verktygen är emellertid i antågande också inom driften. I förslaget till ny driftsäkerhetsnorm (2024) (pdf) finns brasklappen att ”på längre sikt kan en mer samhällsekonomisk effektiv drift möjliggöras genom en så kallad sannolikhetsbaserad driftsäkerhetsanalys”. Fördelen är, skriver Svenska kraftnät, att risken för fel då kan ”hållas konstant istället för att bestämmas av fördefinierade felhändelser” (läs: N-1-kriteriet).

Enkelt att förstå
En orsak till att N-1-kriteriet har bitit sig fast i elsystemet är att det är mätbart och tydligt, menar Patrik Hilber. N-1-principen är enkel att förstå, enkel att genomföra och ger synlig feedback i form av hög leveranskvalitet.

– Det är inte lika enkelt för ett nätföretag att diskutera ”sannolikhet” och ”teoretisk risk” med nätkunder eller politiker utan djupare kunskap om elsystemet, säger han.

– En stark motivering till att byta ut eller komplettera N-1-kriteriet med sannolikhetsbaserad metodik är att den gamla N-1-principen inte klarar sig ekonomiskt, varken samhällsekonomiskt, hos nätägarna eller på elmarknaden, säger Patrik Hilber.

* * *

Metod för alla: Hybridmetod för riskbaserad värdering av driftsäkerhet (pdf) utgavs 2020 och ingår i Energiforsks program Risk- och tillförlitlighetsanalys. Metoden tar utgångspunkt i regionnäten och använder sannolikhetsbaserad riskanalys i kombination med delar av N-1-kriteriet. ”Målet är praktisk tillämpbarhet, i det att den inte kräver stora datamängder eller beräkningar och därmed inte heller kräver omfattande specialistkompetens.”