Foto: Pulpolux

Stokastisk planering av smarta elnät

Publicerad: 3 februari 2014

Stokastiska modeller kommer att utvecklas för nuvarande och framtida produktion och konsumtion som är ansluten till eldistributionsnätet. Modeller och metoder kommer att väljas ut från litteraturen och vidareutvecklas genom att använda omfattande mätningar i elnät i Sverige och i Spanien.

Modellerna kommer att omfatta variationer över olika tidsskalor, från mindre än en sekund genom säsongsvariationer, av aktiv effekt, reaktiv effekt och övertonsemission. Modellerna kommer att användas för ett antal planeringsövningar för realistiska nät i Sverige och i Spanien, där målet är att hitta en planeringslösning som är tillräckligt nära den optimala designen. Ett antal prestandaindikatorer kommer att införas för att jämföra olika planerinsalternativ. Bredvid befintlig teknologi, kommer även ny teknologi (smarta elnät) att vara tillgänglig som ett alternativ. Tonvikten kommer att ligga på den flexibilitet som smarta elnät teknologi erbjuder för att hantera osäkerheten i framtida mängder och typer av produktion och konsumtion.

Finansiering: Vetenskapsrådet och Skellefteå Kraft

Projektdeltagare: Manuel Alvarez, Math Bollen, Sarah Rönnberg, Jing Zhong

Samarbete: The University of Córdoba och The University of Hong Kong

Populärvetskaplig beskrivning

Att planera framtidens smarta elnät som bättre klarar övergången till ett hållbart samhälle. Målet med elnätet är att länka produktion och förbrukning av elektrisk energi (el på vanlig Svenska).

Elnätet består, något förenklat, av ett transmissionsnät som länkar hela landet och flera distributionsnät som transporterar elen till användare som hushåll, affärer och industrier. Planering av distributionsnätet är att välja var och när det ska byggas nya ledningar, kablar, transformatorstationer, osv. på ett sådant sätt att totala kostnaderna över en längre tid inte blir högre än som behövs.

Metoder för detta har funnits under tiotals år. Det har inte funnits några stora förändringar i eldistribution. Därför har det inte funnits behov att ändra metoder för att planera nätet. Med det kommer inte att vara så mycket längre. I framtiden förväntas två stora förändringar som kommer att påverka eldistributionsnätet. Övergången till ett hållbart samhälle kommer att leda till andra mönster i förbrukning och produktion av elen. Det är redan på gång i ett antal länder, bland annat Sverige.

Produktionen kommer att vara till mycket större del än förut ansluten till distributionsnätet. Här kan man tänka på solceller på husets tak (som redan finns i delar av Tyskland), individuella vindturbiner (där Danmark var först ute) och mindre vindparker. I den längre framtiden kommer det möjligen även vågkraft. På förbrukningssida kommer det nya typer, som elbilar och mer värmepumpar (där Sverige faktiskt är pionjär), men det kommer också minskningar i förbrukning som lågenergibelysning och energisnåla kylskåp. Den andra stora förändringen är att ny teknologi kommer att bli tillgänglig istället av kablar, ledningar, transformatorstationer, osv. Denna teknologi går under samlingsnamnet ?smarta elnät? och erbjuder en flexibilitet som är bättre för att ta hand om alla förändringar i produktion och förbrukning.

Gammal teknik klarar också en stor del av detta men mot en högre kostnad. Flexibiliteten gör att smarta elnät även bättre klarar den osäkerheten i framtidens produktion och förbrukning. Ingen vet ju hur mycket solkraft och elbilar det kommer att finnas i Sverige om tio år, men eldistributionsnätet måste redan nu börja anpassa sig så att den klarar värsta fallet men utan att det görs onödigt stora investeringar.

Projektet kommer att bidra till möjligheterna att använda smarta elnät som ett alternativ i planering av eldistributionsnät. Första bidraget av projektet är genom att modelera förbrukning och produktion. Sådana modeller beskriver hur förbrukning och produktion varierar med tid och bland annat hur mycket de varierar tillsammans. Modellerna behövs för att kunna ta beslut i nätplaneringen. De behövs för gammal teknik och för smarta elnät. Andra bidraget av projektet är att smarta elnät införs som ett alternativ mot gammal teknik. I vissa fall kommer gammal teknik att vara ett bättre val; i andra fall är det långsiktigt billigare att välja ett smart elnät.

Osäkerheten i hur mycket solkraft och elbilar det kommer att finnas är något som påverkar valet mycket. Vid stor osäkerhet kan det vara bättre att välja en något dyrare lösning nu men med mindre risk på en mycket stor investering i framtiden. Det kommer att finnas metoder som gör det enklare att ta ett investeringsbeslut, även om framtiden är osäkert. Man kan säga att det kommer att sättas ett värde på flexibiliteten av det smarta elnätet.

Projektet är ett samarbete mellan högskolor i Sverige och i Spanien. Mätdata från båda länder kommer att samlas in och användas i projektet. Exempel av framtida eldistributionsnät kommer att studeras också för båda länder. Projektet kommer att hjälpa elnätsföretagen att välja rätt teknik för att anpassa deras elnät till ett hållbart energisystem. Det gäller för elnätsföretagen i Sverige och i Spanien, men likadan för de i andra länder.