Betre nettplanlegging med fleksibilitetsressursar

FlexPlan, som er et EU-finansiert prosjekt, har utvikla eit nytt planleggingsverktøy som vurderer bruk av energilagring (f.eks. batteri) og forbrukarfleksibilitet som alternativ eller supplement til nettutbygging.

SINTEF har i samarbeid med FME CINELDI bidratt i dette arbeidet gjennom utvikling av metodikk og verktøy for planlegging av straumnett som tek omsyn til fleksibilitetsressursar. Eg og kollegaene mine er med i både FlexPlan og CINELDI, og arbeidet med planleggingsverktøyet har vore lærerikt og nyttig. I februar 2023 hadde vi både ein norsk og ein internasjonal workshop for å dele og diskutere resultata frå FlexPlan-prosjektet.

• Les meir om FlexPlan-prosjektet i dette blogg-innlegget
• Les meir om arbeidet i CINELDI på å forstå fleksibilitetsressursar i dette blogg-innlegget

FlexPlan-verktøyet er enkelt sagt ein stor optimeringsmodell som simulerer kraftflyten og estimerer samfunnsøkonomiske kostnadar i heile det nordiske kraftsystemet. Vi gjev modellen moglege tiltak (bygging av nett og bruk av fleksibilitet) å velje mellom, og så føreslår modellen kva kombinasjon av tiltak som er samfunnsøkonomisk optimal. Metodikken kan brukast til å estimere investeringsbehov og den potensielle rolla til fleksibilitet i utviklinga av straumnettet.

Verktøyet har blitt testa og vidareutvikla gjennom seks casar for ulike delar av Europa, og SINTEF har hatt ansvar for ein case som fokuserer på eit konkret nettområde i Norge.

Case med tydelege utfordringar i straumnettet

Case-studien for Norge har blitt utvikla med hjelp frå norske interessentar gjennom to fysiske workshopar i samarbeid med Energi Norge i 2021 og 2022. I november 2021 samla vi FlexPlan-forskarar frå fleire europeiske land og representantar frå norske nettselskap, Statnett og norske programvareleverandørar på Værnes. Eit mål med møtet var å diskutere korleis vi kunne innrette den norske casen for å gjere den mest mogleg relevant for norske interessentar.

Etter å ha vurdert ulike forslag valde vi å fokusere på nettområdet til BKK Nett, altså Bergen og omland, i den norske casen.  Årsaka var at dette er eit konkret, avgrensa område i Norge med tydelege utfordringar i åra framover for transmisjonsnettet og det regionale distribusjonsnettet. Dessutan kunne vi i CINELDI samarbeide med BKK Nett om korleis vi sette opp casen. Samtidig kunne vi i FlexPlan samarbeide med dei andre europeiske partnarane om korleis vi utvikla og brukte ny metodikk og verktøy. Denne casen er eit eksempel på korleis CINELDI som forskingssenter har ei koordinerande rolle for forsking- og innovasjonsaktivitetar innan smarte straumnett.

• Les meir om korleis case-studiane for ulike land i Europa har blitt utført i konferanseartikkelen «FlexPlan: testing an innovative grid planning tool using European wide regional cases» (1)

Fleksibilitet og nettinvesteringar

Resultata for BKK-området illustrerer poeng som vi også har sett i andre prosjekt og case:

• Rolla til fleksibilitet i utviklinga av straumnettet er høgst case-avhengig, og
• det er ikkje alltid at bruk av fleksibilitet er ein del av den beste løysinga.

I dette tilfellet har fleksibilitet avgrensa verdi i å redusere og utsetje nettinvesteringar fordi det er venta veldig stor og rask auke i elektrisitetsforbruket og fordi eksisterande og forventa forbruk i området er dominert av industri med relativt lite fleksibilitetspotensial.

Vi har ikkje undersøkt andre område enn BKK-området, men det er andre område i Norge som har liknande eigenskapar og der vi kan vente liknande konklusjonar. Derimot vil ikkje konklusjonane nødvendigvis vere dei same for eksempel for Oslo-området som har ei anna type samansetning av elektrisitetsforbruket.

Ein konklusjon frå arbeidet er at vi ikkje lenger snakkar om fleksibilitet berre som eit alternativ til nettutbygging; det er rettare å snakke om det som eit supplement. For sjølv i dei tilfella der bruk av fleksibilitet ikkje reduserer investeringskostnadane så kan det ha stor nytteverdi frå eit driftsperspektiv: Det kan vere eit tiltak for å handtere driftsutfordringar i tida det tek før nødvendige nettutbyggingar kan gjennomførast. Dette var også noko det var einigheit om i dei avsluttande workshopane i februar 2023.

Samarbeid på tvers av forskingsprosjekt

Når fleire forskingsprosjekt samarbeider, slik FlexPlan og CINELDI har gjort, får ein utnytta styrkane til kvarandre og med det auka verdien av resultata i båe prosjekta.

Eit anna eksempel på samarbeid mellom FlexPlan og CINELDI er artikkelen «Demand flexibility modelling for long term optimal distribution grid planning«, med medforfattarar frå tre andre europeiske forskingspartnarar, publisert i journalen IET Generation, Transmission & Distribution (2).

I denne artikkelen gjekk vi  i djubda på éi side ved metodikken, nemleg kva matematisk modell vi bruker for forbrukarfleksibilitet i planleggingsverktøyet. Kor viktig det valet er har vi undersøkt gjennom ein annan case-studie for eit lokalt distribusjonsnett. Her samanliknar vi den aggregerte fleksibilitetsmodellen i planleggingsverktøyet med ein detaljert fleksibilitetsmodell for bl.a. varmtvasstankar i norske hushaldningar. Studien viser at det kan ha stor tyding for resultatet om ein tek omsyn til fysikken og tidsavhengigheitene til fleksibilitetsressursane, slik som f.eks. gjeninnkoplingseffekt etter utkopling av varmtvasstankar. Konklusjonen er at med forenkla, aggregerte modellar for forbrukarfleksibilitet så overestimerer ein truleg den potensielle nytteverdien til forbrukarfleksibilitet som supplement eller alternativ til nettinvesteringar.

Desse eksempla frå FlexPlan viser korleis vi lærer gjennom internasjonalt samarbeid. Gjennom samarbeidet har også vi i CINELDI bidratt med våre perspektiv til europeisk forsking. Dette fekk vi ein illustrasjon av i den avsluttande FlexPlan-workshopen i Brussel i februar, der den norske case-studien fekk anerkjenning for å vere konkret og fokusert og komplementær til case-studiane for andre delar av Europa.

Samarbeidet mellom FlexPlan og CINELDI gjer at vi kan ta med oss metodar og modellar frå europeisk forsking inn i CINELDI og tilpasse dei til norske forhold. Det brukar vi så til å føreslå anbefalingar om vegen vidare for planleggingsmetodikk og videreutvikling av dagens praksis for nettplanlegging. Vi arbeider nå med fleire initiativ til spin-off-prosjekt frå CINELDI inspirert av samarbeidet med FlexPlan og innspela vi har fått gjennom workshopane.

Referansar

[1] N. Amaro,  A. Egorov, G. Migliavacca, M. Rossi, I. Faifer, I. B. Sperstad, V. V. Kallset, M. Garau, O. A. Damanik, G. Bastianel, R. Rodríguez-Sánchez, S. García-Lázaro, ‘FlexPlan: testing an innovative grid planning tool using European wide regional cases’, 2022 International Conference on Smart Energy Systems and Technologies (SEST), 2022, doi: 10.1109/SEST53650.2022.9898495.

[2] E. F. Bødal, V. L., I. B. Sperstad, M. Z. Degefa, M. Hanot, H. Ergun, M. Rossi, ‘Demand flexibility modelling for long term optimal distribution grid planning’, IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 16, no. 24, pp. 5002–5014, 2022, doi: 10.1049/gtd2.12651.