Fleksibilitet og fleksible ressurser

I forskningssenteret CINELDI har vi jobbet mye med hvordan kraftproduksjonen og strømforbruket kan justeres, og på den måten bidra til å utnytte kapasiteten i strømnettet på en bedre måte enn vi gjør i dag.

Alle resultatene fra arbeidet i forskningssenteret kan du finne i CINELDIs kunnskapsbase. I denne bloggen får du en smakebit på hva vi har funnet ut.

Fleksible ressurser handler om at vi må ha evne og vilje til å modifisere produksjon og forbruk, enten på egenhånd eller i samarbeid med andre. Dette skjer enten på et signal eller av egen fri vilje, og målet er å kunne tilby en tjeneste til strømnettet, enten ved å redusere flaskehalser («kø») i nettet eller bidra med systemtjenester for å holde frekvensen stabil.

Med Norges vannkraft har vi allerede et fleksibelt kraftsystem i Norge. Men det skjer mye innen utviklingen av forbruk. Vi elektrifiserer transporten og nye forbrukstyper dukker opp, som datasenter og batterifabrikker. Vi får også nye type målere som gjør at vi kan hente inn data på en mer effektiv måte, noe som gir oss nye muligheter. De nye produksjonskildene som sol og vind kan by på utfordringer, men kan også hjelpe til for en god drift av kraftsystemet.

Utnytte nettet bedre

Fleksibilitet kan være et kostnadseffektivt alternativ mens vi venter på å bygge nytt nett. Vi ser at nettet må utnyttes bedre enn i dag, og det kan vi gjøre ved å styre forbruket, bygge energilagre og styre den distribuerte kraftproduksjonen smartere.

Batterier som energilager kommer også til å bli stadig mer aktuelt. Det kan være fort gjort å tenke på batterier på samme måte som vi tenkte rundt solkraft for 15-20 år siden; at det virker, men at det er dyrt sammenlignet med alternativene. Batterier blir stadig billigere, og det er bare å forberede seg på å ta det i bruk.

Lastflytberegninger

Tradisjonelt blir lastflytberegninger brukt for å få innblikk i hvordan kraftflyten går fra sentralnettet, videre til regionalnettet, til distribusjonsnett og igjen videre til lavspentnettet.

Tradisjonelt blir lastflytberegninger brukt for å få innblikk i hvordan kraftflyten går fra sentralnettet, videre til regionalnettet, til distribusjonsnett og igjen videre til lavspentnettet. Når vi får inn mer fornybar energi, fleksibelt forbruk og batterier i distribusjonsnettet, vil kraftflyten ofte gå motsatt vei; konsumentene blir «prosumenter». Da blir det mer komplisert å regne på hvordan alt påvirker strømmene og spenningene i nettet. Det er derfor behov for nye verktøy for å analysere kraftflyten i nettet, som tar hensyn til utviklingen som skjer lokalt.

Nye muligheter, som styring av forbruk og batterilager i nettet, fører til at det som skjer lokalt påvirker spenning på en aktiv måte. For å styre disse ressursene på best mulig måte, er det nødvendig å ta hensyn til de tekniske detaljene i kraftnettet – her kommer vi inn på konseptet optimal lastflyt. Dette handler om å finne den beste måten å utnytte lokale ressurser over flere tidsperioder.  For å få til den beste utnyttelsen, må et stort matematisk optimaliseringsproblem løses, der løsningen også tar hensyn til markedspris og lokale nettbegrensninger.

I CINELDI og tidligere prosjekter har vi utviklet flere varianter av optimal lastflyt med styrbare enheter. Vi har klart å få ned regnetida på et slikt nivå at det godt kan brukes i praksis for de som tør å begi seg inn på det som er state of the art på nettregulering i et aktivt nett.

Fleksible laster som tjenester i kraftnettet

Hvordan skal vi utnytte batterier og andre fleksible laster til å tilby flere tjenester i kraftnettet? Her kommer begrepet «value stacking» inn. Det er et begrep som forteller oss at verdien til batteriet øker ved å «stacke» (kombinere) flere tjenester oppå hverandre. Som eksempel kan batteriet brukes til å utnytte solkraften bedre på sommeren, mens på vinteren kan det samme batteriet brukes som effektreserve.

I CINELDI har vi brukt dette konseptet for å finne ut av hvordan fleksible ressurser kan få best utnyttelse i flere markeder. Får man best betalt eller mest nytte av å kjøre i spotmarkedet? Skal man reservere noe av kapasiteten til reservemarkeder og tjene penger på regulerkraft? Eller bør man holde igjen fordi det har kommet signal fra nettoperatør for å løfte spenningen et sted i nettet?

Koordinering av fleksibilitet mellom aktører i et energisamfunn

Et verktøy for driftsplanlegging (se lastflytberegninger over) viser hvordan man kan styre best mulig for å overholde alle begrensinger i nettet og redusere driftskostnader – dersom det er en aktør som både har kontroll på og styrer alle enhetene. Men i praksis eies ressursene, både kraftkilder og forbruket, av ulike aktører med ulike avtaler, som tilknytningsavtaler eller at de har egne nett-tariffer. Hvordan skal man da få disse ulike aktørene til å snakke sammen om et nettpunkt som de alle er koblet til og som har en felles begrensing i nettet?

Vi har utviklet ulike konsepter for lokale agitatorer som samkjører, for eksempel i en markedsløsning. Disse konseptene tar for seg hvordan enhetene styres, og hvordan kapasitet kan handles mellom aktører på mest mulig kostnadseffektiv måte samtidig som man holder seg innenfor nettbegrensninger. Det handler om å klare å komme så nært som mulig det systemoptimale i praksis. Selv om vi i arbeidet vårt har sett spesifikt på et industrikluster, fungerer dette også for nabolag og mikronett.

Aktive strømkunder

For at strømnettet skal bli fleksibelt og intelligent, trenger vi å jobbe langs aksen som går fra passive til aktive kunder – i tillegg til å jobbe med digitalisering.

Aktive kunder som har et batteri eller elbil-lading kan i perioder der nettselskapet ikke har behov for fleksibilitet, likevel styre disse ressursene for å redusere egen strømregning – eller kanskje også tjene penger i spotmarkedet.

Det siste, og kanskje viktigste, poenget er at vi må finne måter å utnytte fleksibiliteten på som gjør det attraktivt for de som eier de styrbare enhetene, enten det er varmtvannstanker, elbiler, eller store industrianlegg.. Hvordan skal vi få flere til å være med på tanken om å aktivt styre strømforbruket sitt og bli fleksible kunder? Her må vi finne fleksibilitetsløsninger som både er lønnsomme for de som tilbyr dem (strømleverandører, aggregatorer), nyttige for nettselskapene, og forståelige og kostnadsbesparende for strømkundene.