Hybridparker, framtiden för vindkraftens och elnätets utmaningar

Bakgrund

Vattenkraft har historiskt använts för att upprätthålla Sveriges nät-stabilitet. Vattenkraften står idag för 40 % av elproduktion och 87 % av stödtjänsterna. Motsvarande siffror för vindkraft är 25 % av el-produktionen men endast 3 % av stödtjänsterna. Detta är inte en långsiktigt hållbar situation. Dessutom är vattenkraftens förmåga att reglera nätfrekvensen ganska långsam (i storleksordningen sekunder), eftersom den är beroende av mekaniska system som justerar flödet in i turbinerna.

Som en följd av mer förnybar elproduktion förväntas andelen synkront kopplad rotationsenergin i systemet minska. För att säkerställa ett robust och resilient elsystem med ökande andel förnybar elproduktion behöver nätfrekvensen regleras snabbare. Därför behövs en ny tjänst, Dynamisk FFR. Där kan vindkraft och batterier bidra.

RISE har i flera tidigare projekt analyserat vindkraftens tekniska och ekonomiska förmåga att bidra med stödtjänster. Hittills har testerna genomförts på en 40 kW forskningsturbin som Chalmers äger.

Kort om WISP-projektet och dess målsättning

Projektet kommer att skapa en hybridpark i kommersiell skala utifrån befintliga vindkraftverk som kompletteras med ett batterisystem. 

Ett mål är att utveckla och demonstrera en lösning för hur vindkraft, i en hybridpark, kan styra och balansera nätfrekvensen genom att tillhandahålla snabba stödtjänster (DFFR och POD).

Tack vare kraftelektronik, som dessa system är utrustad med, och nya styr-interface kommer projektet att visa hur nätfrekvensen kan regleras och balanseras betydligt snabbare än vad vattenkraften är kapabel till.

Ett annat mål är att analysera tekniska och ekonomiska konsekvenser för vindkraftparker, batterier och kraftelektronik som tillhandahåller frekvensstöd, utifrån både resursägarens och systemansvarigas perspektiv.

Det övergripande syftet är att anpassa alla vindturbiners och energi-parkers driftsätt så att de producerar de produktionsbud som på förhand är satta (varken mer eller mindre) samtidigt som de har extra förmåga att bidra med både kort- och långsiktiga stödtjänster. Det skapar möjligheter för vindkraftsägare att anpassa körsätt som maximerar deras intäkter, som då genereras genom en kombination av elproduktion och den stödtjänst som i driftskvarten ger bäst avkastning och/eller systemstöd.

Projektets finansiering 

Projektet kommer att skicka in en ansökan till Energimyndighetens utlysning ”Framtidens fossilfria elproduktion för en resilient och robust elförsörjning” som stänger den 28 april. Ett utkasttill ansökan finns redan framme och flera partners har hört av sig och vill delta. Fler partners är välkomna!

Medverkan kostar inga pengar men förutsätter ett visst eget arbete, ett sk. inkind-bidrag.

RISE ambition är att skapa ett starkt konsortium, vilket ökar möjligheterna för beviljat stöd.

Projektets budget ligger på ca 20 Mkr.

Projektets genomförande 

Projektet kommer att utveckla, testa och tillhandahålla programvara för vindkraftverk och energiparker i en öppen källkodsmiljö, programvara som effekt-begränsar på lämpligt sätt och bidrar till förmåga för olika stödtjänster, med särskild fokus på DFFR och POD.

På sikt är planen att hybridparken också kan frikopplas från elnätet för att visa hur parken kan hålla nätfrekvensens när olika störningar introduceras. Det öppnar upp för ett resiliens-perspektiv där hybridparken kan starta i ö-drift.

Arbetet kommer att utföras i nära samarbete med projektets partners, som ger input och vägledning utifrån deras respektive perspektiv.

Regelbundna projektmöten och workshops kommer att genomföras med alla projektpartners och andra intressenter för att förbättra den övergripande förståelsen för hur vindkraft, potentiella batterier och kraftelektronik kan öka intäkterna från stödtjänster och minska riskerna relaterade till vindprognosfel.

Sammanfattningsvis, projektet WISP behöver genomföras för att:

1. Möta statsmakternas krav på att vindkraftens andel av stödtjänster till elnätet ökar.
2. Säkerställa frekvensstabilitet, med mindre andel synkront kopplad rotationströghet, genom introduktion av en ny snabb avhjälpande åtgärd, DFFR samt utveckling av tekniker för POD.
3. Adressera branschens dilemma hur en hybridpark kan och bör styras på ett optimalt sätt för att maximera intäkter och livslängd på anläggningen och dessutom undvika eller minimera obalanskostnader.Projektet kommer att utveckla, testa och tillhandahålla programvara för vindkraftverk och energiparker i en öppen källkodsmiljö, programvara som effektbegränsar på lämpligt sätt och bidrar till förmåga för olika stödtjänster, med särskild fokus på DFFR och POD.
4. Säkerställa att ”Available power” beräknas på ett korrekt sätt vilket kopplar till den ersättning som SVK betalar.

För mer information, kontakta: