Flexibel vindkraft stabiliserar elnät

Flexibel vindkraft stabiliserar elnät

Moderna vindkraftverk kan minska effekterna av störningar i elnäten genom både spännings- och frekvensreglering. – Idag försvåras möjligheterna av tekniska krav, incitamentsstrukturer och bristande informationskanaler, säger Mattias Wondollek.

Potentialen för stödtjänster från vindkraftverk är stor i Sverige. Det återstår däremot mycket arbete för att realisera alla möjligheter till spänning- och frekvensreglering, menar Mattias Wondollek. Efter tio år som elnät- och marknadsansvarig på Svensk Vindenergi lämnar han nu branschorganisationen för nya uppgifter på Energiforsk men engagemanget för vind är fortfarande stort.

– Vindkraften kan vara med och stabilisera elnäten både vad gäller frekvens- och spänningsreglering. Det handlar mycket om att beställa rätt saker från början eftersom det blir både dyrare och krångligare i efterhand. Det kan till exempel vara mjukvaruinställningar i effektomriktaren.

Det låter som en rimligt banal leveransfråga?

– Förvisso, men för att beställa rätt saker måste det finnas incitament till att göra det. Det är då det börjar bli krångligt, säger Mattias Wondollek.

Den dolda kunskapen
I energidebatten får man gärna höra att vindkraften stjälper elsystemet genom sin intermittenta natur. Det är dock förhållandevis få som känner till är att vindkraften har en stor potential att faktiskt kunna hjälpa systemet med olika typer av stödtjänster, menar Mattias Wondollek.

Det finns mycket dold kunskap bakom alla tekniska konventioner och ritualer, konstaterar han. Kraftverkens egna turbiner kan till exempel bidra till att motverka störningar i elsystemet.

– Också störningar som vindkraftsproduktionen själv kan åstadkomma om det blåser mer än vad som har prognostiserats, säger Mattias Wondollek.

Gratistjänst till näten
Delvis kan vindkraftverkens generatorer bidra till spänningsregleringen med reaktiv effekt, elsystemets osynliga effekt som enbart strömmar mellan energikällan (turbinen) och belastningen men utan att själv nå fram till slutanvändaren. Den är däremot viktig för spänningen.

En vindkraftsproducent kan därför sluta avtal med ett elnätsbolag om att reglera den reaktiva effekten, som då innebär att även den aktiva effekten minskar som i sin tur ger produktionsbortfall. För ett trångt elnät med kapacitetsbrist kan det vara en värdefull tjänst – samtidigt som det blir en kostnad för vindkraften. Med maximalt utnyttjande av den reaktiva kapaciteten kan så mycket som 5 procent av årsproduktionen gå förlorad, enligt Wondollek.

– Ändå kompenseras ofta inte vindkraftsägaren för minskad reaktiv effekt. Därför bör det upprättas ersättningsmodeller för den här typen av stödtjänster som idag endast utgör en kostnad för vindkraften, säger Mattias Wondollek.

Stabiliserar frekvensen
När det gäller frekvensreglering kan vindkraftverkens effektomriktare styra turbinernas rotationsenergi (svängmassa, inertia) på sekundnivå. Rotationsenergi gör att det tar längre tid för frekvensen att falla vid en driftstörning.

Med hjälp av syntetisk svängmassa kan man får ett ännu snabbare frekvenssvar. Genom att sänka rotationshastigheten och kompensera med syntetisk energi kan vindkraftverk öka sin produktion (och hitta rätt frekvens) trots att produktionen redan ligger på max, men efter endast tio sekunder måste rotorn åter accelereras.

– Det ger ett litet tapp i produktionen, och hur återhämtningen ska ske måste utformas i dialog med systemansvarig och de tekniska kraven, säger Mattias Wondollek.

Vindkraften glömdes bort
Att det idag finns mindre svängmassa i elsystemet, bland annat efter att kärnkraft har stängts ned, kan kompenseras av reserver som snabbt återställer frekvensen. Det är en anledning till att Svenska kraftnät från 1 juni 2020 öppnar den nya FFR-marknaden, Fast Frequency Reserve, som ska hand om frekvensen när rotationsenergin sjunker. Anbudsinlämningen till FFR avslutas 13 april 2020.

FFR är världens snabbaste frekvensprodukt baserat på smart effektomriktning av syntetisk svängmassa. Tekniken är relativt ny men finns kommersiellt implementerad i bland annat Kanada och på Irland. När den svenska FFR-marknaden nu byggs upp har det dock skett utan större samförstånd med vindkraftsbranschen.

– I den upphandling som nu avslutas är de tekniska kraven därför inte anpassade för vindkraft. Vindkraftsbolagen får svårt att bjuda in resurser vilket är olyckligt eftersom vindkraften har stor potential, säger Mattias Wondollek.

Läs Svenska kraftnäts kommentar.

Försiktiga vindkraftsägare
När det blåser mycket och blir överproduktion kan frekvensen istället sticka iväg uppåt, och där finns vindkraften med. Då behöver den systemansvariga ha tillgång till nedreglering av produktion, en nästan omvänd problematik än för FFR. Därför finns också en manuell frekvensåterställningsreserv (mFRR), en marknad där också vindkraft kan lägga bud utan tekniska hinder, något Svenska kraftnät och Svensk Vindenergi samarbetar om.

Trots möjligheter till intjäning är intresset från vindkraftens leverantörer ändå avvaktande. Mycket beror på kunskapsbrist, tror Wondollek, då många vindkraftsaktörer är utländska ägare som fokuserar på driften men saknar förståelse för balansmarknaderna.

– Det saknas också informationskanaler mellan de olika aktörerna. De som hittills har deltagit med vindkraft på dessa marknader är ofta traditionella kraftbolag som också har annan energiverksamhet.

I vattenkraftens skugga
Åter till den nya FFR-marknaden, så är den vindkraftslösa kravställningen enbart toppen av ett isberg, tror Mattias Wondollek. Den övergripande utmaningen är att rådande reglerings- och branschstrukturer inte fullt ut har accepterat den snabbt växande vindkraftsindustrin.

Det har länge präglat kontakten mellan myndigheterna och energibranschen som av gammal vana definieras utifrån klassiska energiformer. Även FCR-produkten som är näst snabbast på frekvensstyrning är fortfarande i huvudsak anpassad efter vattenkraftens specifikationer.

– En modern vindkraftsturbin har rent tekniskt inga problem med snabb frekvensreglering om den förbereds för det. På FFR-marknaden sätts kraven så snävt att de inte är möjliga att uppnå utan stora kostnadskrävande modifieringar hos turbintillverkarna, något som i praktiken utesluter tekniken, säger Mattias Wondollek.

Blir släpande efter
– Om vindkraftsbranschen inte når fram i den tekniska dialogen kring marknader och reglering så resulterar det i en stor eftersläpning av vindkraftens möjligheter, säger Mattias Wondollek.

Det gynnar varken elsystemet eller de långsiktiga energi- och klimatmålen. Dagens vindkraft kan nämligen absolut bidra på balans- och reglerkraftmarknaderna om den tillåts vara med, menar han.

– En vindkraftsturbin kan svara mycket snabbt på frekvensavvikelser, ibland också med snabbare frekvensreglering än vad vattenkraftverk kan erbjuda, säger Mattias Wondollek.

 

* * *

 

1 Kommentar
Morten Valestrand
Av Morten Valestrand
Second Opinions skribent
Profil Second Opinion drivs på uppdrag av Energiföretagen Sverige. Läs mer

Vid publicering av en kommentar gäller följande regler:

– vi vill att alla som kommenterar ska vara identifierbara personer och vi vill därför för- och efternamn anges av den som kommenterar

– vi vill att diskussionen på Second Opinion ska hålla en god och respektfull ton och publicerar inte kränkande omdömen om enskilda personer.

Second Opinion förbehåller sig rätten att radera texter som bryter mot våra villkor och regler.

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *

*

  1. Mats Olin Klas Roudén skriver:

    Fortsatt hög kvalitet på skribentens artiklar.

    Och äntligen en vindkraftstekniker som visar kompetens inom det totala elkraftsystemet.

    Det som sägs i artikeln om vindkraftens möjligheter till stödtjänster verkar lovande.
    Men den politiska styrningen för att ersätta vår kärnkraft med vindkraft har ju bidragit till att vissa av just stödtjänsterna har försvagats, i synnerhet effekttillgången, rotationsenergin (svängmassan) och spänningsregleringen. Därför är det lite övermaga att nu plädera för att just vindkraften skulle få ersättning för stödtjänster för spänningsreglering (och eventuellt annat?), när den indirekt bidragit till nedläggning av kärnkraft, där nog både Oskarshamn 2 samt Ringhals 2 och 1 hade kunnat leva vidare, om deras ovannämnda stödtjänster ersatts ekonomiskt.
    Beskrivningen eller antydningen om att vindkraften inte har haft krav på sig om spänningsreglering är inte helt korrekt. Det har sedan åratal funnits formella krav från Svenska kraftnät (Svk) i anslutningsavtalen för vindkraftparker på att kunna inmata reaktiv effekt till stamnätet. Men fram till nu (?) har Svk haft silkesvantarna på i att driva dessa krav.

    Men samtidigt har man ibland haft nytta av att vindkraftens asynkrongeneratorer konsumerar reaktiv effekt och därmed vid låglast bidrar till att hålla nere spänningen.

    I artikeln beskrivs förtjänstfullt dagens (allvarliga) problemställning, men samtidigt potentialen, för vindkraftens tekniska möjligheter till stödtjänster i elkraftsystemet. Huvudroblemet är väl att flertalet av befintliga vindkraftverk inte från början utrustats med den aktuella hårdvaran i tillräcklig omfattning, och inte heller tillhörande programvara, för stödtjänster, där speciellt spänningsreglering relativt lätt kan införas.

    För den syntetiska svängmassan kan man dock ifrågasätta om befintliga vindkraftverks växellådor, rotorblad mm mekaniskt är dimensionerade för de hållfasthetsmässiga påfrestningarna vid inbromsning och acceleration (som väl måste ske betydligt snabbare än 10 sekunder?).
    Men avslutningsvis, tål vindkraftsföretagens ekonomi att utan subventioner för vare sig nödvändiga investeringar för stödtjänster eller ersättning för sådana att införa sådana tjänster?

Prenumerera på artiklar


Följ oss på Twitter

Senaste artiklarna

Skriv på Second Opinion

Alla är välkomna att skriva på Second Opinion. Vi publicerar dels artiklar som fördjupar kunskaper om energifrågor dels aktuella debattartiklar.
Skicka in din text
Vara-amnen

Ur arkivet