Stödtjänster
Vi utforskar framtidens energilösningar
Vi befinner oss just nu i en väldigt spännande fas där vi håller på att utforska några av framtidens energilösningar. Där tittar vi bland annat närmare på stödtjänster för våra kunder.
På Skellefteå Kraft har vi redan idag stor erfarenhet av handel med stödtjänster och tillsammans med bland annat företagen Emulate och Th1ng driver vi även projekt där vi utforskar lösningar inom framtidens energisystem, där stödtjänster spelar en viktig roll.
Stödtjänster, vad är det?
Stödtjänster är funktioner som stöder och stabiliserar kraftsystemet.
De inkluderar bland annat frekvenshållning, rotationsenergi, spänningsreglering och andra tjänster som är nödvändiga för att upprätthålla ett stabilt och pålitligt elnät.
Skellefteå Kraft har tillsammans med företaget Emulate tagit fram ett virtuellt batteri som möjliggör smart styrning. En smart styrning som spotprisoptimerar våra kunders anslutna prylar åt dem, dygnet runt.
Frekvenshållning
Frekvenshållning är en viktig stödtjänst i elkraftsystemet som säkerställer att elnätets frekvens hålls stabil vid det nominella värdet. I Sverige och många andra europeiska länder är det värdet 50 Hz.
Denna stabilitet är avgörande för att elnätet ska fungera korrekt och för att undvika skador på elektriska apparater och utrustning.
Frekvenshållning innebär att balansen mellan elproduktion och elförbrukning upprätthålls kontinuerligt, eftersom även små obalanser kan leda till frekvensavvikelser som kan påverka hela kraftsystemet.
Hur frekvenshållning fungerar
För att förstå hur frekvenshållning fungerar är det viktigt att känna till att frekvensen i ett elnät är en återspegling av rotationshastigheten hos de generatorer som är kopplade till nätet.
När efterfrågan på el överstiger produktionen minskar rotationshastigheten hos generatorerna och frekvensen sjunker.
Omvänt, när produktionen överstiger efterfrågan, ökar rotationshastigheten och frekvensen stiger.
Målet för frekvenshållning är att hålla frekvensen nära 50 Hz, vanligtvis inom ett spann på ±0,1 Hz (49,9–50,1 Hz).
Rotationsenergi
Rotationsenergi är den energi som lagras i roterande massor, såsom turbiner och generatorer i traditionella kraftverk.
Denna energi är avgörande för att upprätthålla stabil frekvens i elnätet genom att motverka snabba frekvensförändringar. Vid plötsliga obalanser mellan elproduktion och konsumtion/efterfrågan frigör rotationsenergin omedelbart kraft för att stabilisera nätet.
Rotationsenergi från traditionella kraftverk har länge varit en grundläggande del av stödtjänster för att upprätthålla frekvensstabilitet och nätets övergripande stabilitet.
Övergången till mer förnybar energi kräver en utveckling av ny teknik och nya lösningar för att komplettera och ersätta den naturliga trögheten som dessa roterande maskiner ger. Detta säkerställer att elnätet fortsatt kan vara stabilt och pålitligt även med en högre andel variabel förnybar energi.
Utmaningar och komplement i moderna energisystem
Med den ökande andelen förnybar energi (såsom sol- och vindkraft) i energimixen, som inte har samma roterande massa, minskar den naturliga trögheten i elnätet.
Detta skapar behov av kompletterande lösningar för att säkerställa nätets stabilitet.
Syntetisk tröghet
Genom användning av batterier och kraftelektronik går det skapa en tröghet som efterliknar den tröghet som traditionella generatorer ger.
Dessa system kan snabbt reagera på frekvensförändringar och antingen bidra med eller ta undan energi, beroende på vad situationen kräver.
Snabb frekvensrespons
Ny teknik som ”inverters” i moderna vindkraftverk och solcellsanläggningar kan programmeras för att reagera snabbt på frekvensförändringar, även om de inte har roterande massa.
Energilagring
Batterilagringssystem kan användas för att ge snabb respons vid frekvensavvikelser och bidra till stabilisering av elnätet.
Spänningsreglering
Spänningsreglering är en viktig stödtjänst inom el- och energisektorn som säkerställer att spänningen i elnätet hålls inom acceptabla gränser för att garantera en pålitlig och säker leverans av elektricitet till konsumenterna.
Genom att använda en kombination av traditionella tekniker, som transformatorer och reaktiv effektkompensation, samt moderna lösningar som smarta elnät och energilagring, kan elnätsoperatörer upprätthålla stabila spänningsnivåer och säkerställa en pålitlig elförsörjning.
Vad är spänningsreglering?
Spänningsreglering innebär att spänningsnivån i elnätet kontrolleras och justeras för att upprätthålla en stabil och konstant spänning, trots variationer i last och produktionsförhållanden.
Korrekt spänning är nödvändig för att elutrustning ska fungera effektivt och för att undvika skador på elnätskomponenter.
Varför är spänningsreglering viktig?
- Utrustningsskydd: Elektrisk utrustning är designad att fungera inom ett specifikt spänningsintervall. Om spänningen är för hög eller för låg kan det skada utrustningen.
- Effektivitet: Rätt spänningsnivå säkerställer att elenergi överförs effektivt med minimala förluster.
- Konsumentkomfort: Stabil spänning säkerställer att hushåll och industrier får en pålitlig och konstant elförsörjning.
Metoder för spänningsreglering
Transformatorer med spänningsreglering
Transformatorer med belastningsregulatorer (OLTC, On-Load Tap Changer) kan justera utgångsspänningen genom att växla mellan olika lindningsomkopplare medan de är i drift.
Detta tillåter finjustering av spänningen beroende på nätets behov.
Reaktiv effektkompensation
Användning av kondensatorbanker och reaktorer för att hantera reaktiv effekt i elnätet. Kondensatorer ökar spänningen genom att minska reaktiv effekt, medan reaktorer sänker spänningen genom att öka reaktiv effekt.
Spänningsregulatorer
Elektroniska spänningsregulatorer och statiska var-kompensatorer (SVC) kan snabbt justera spänningen genom att styra reaktivt effektflöde i nätet.
Distribuerad energi och förnybar generation
Smart inverterteknik i sol- och vindkraftsanläggningar kan bidra till spänningsreglering genom att justera sin utgång baserat på nätförhållanden.
Avancerade styrsystem
Användning av SCADA-system (Supervisory Control and Data Acquisition) för att övervaka och styra spänningen i realtid.
Dessa system kan automatiskt justera olika komponenter i nätet för att upprätthålla optimal spänning.
Utmaningar och framtida lösningar
Med ökande integration av förnybar energi och decentraliserade energikällor i elnätet, blir spänningsreglering mer komplex. Dessa källor kan vara variabla och svårare att kontrollera jämfört med traditionella kraftverk.
För att hantera dessa utmaningar används ny teknik och nya strategier.
Smart grid-teknik:
Implementering av smarta elnät som använder avancerade sensorer, kommunikationsteknik och automatisering för att förbättra spänningsreglering och nätstabilitet.
Energilagringssystem:
Batterilagringssystem kan hjälpa till att jämna ut spänningstoppar och -dalar genom att tillföra eller absorbera energi vid behov.
Demand Response (Efterfrågeflexibilitet):
Program där konsumenter uppmuntras att justera sin elförbrukning under perioder av hög belastning eller låg produktion, vilket kan hjälpa till att stabilisera spänningen.
Läs mer om efterfrågeflexibilitet
Efterfrågeflexibilitet
Efterfrågeflexibilitet, eller demand response, innebär att elförbrukare anpassar sin elanvändning baserat på signaler från elnätet eller marknadspriser.
Detta kan innebära att elförbrukningen minskas eller skjuts upp under perioder med hög efterfrågan eller höga priser och ökar konsumtionen när det finns ett överskott av produktion eller låga priser.
För att kunna dra nytta av prisvariationerna behöver du teckna ett elavtal som möjliggör timmätning.
Med timmätt elavtal kan du styra din elförbrukning genom att använda el när priset är som lägst. Här kan du se ditt elpris idag.
Samband mellan stödtjänster och efterfrågeflexibilitet
Frekvenshållning
Efterfrågeflexibilitet kan användas för att snabbt balansera elnätet vid frekvensavvikelser.
Genom att tillfälligt minska eller öka elförbrukningen kan frekvensen hållas stabil. Till exempel kan stora industriella användare snabbt minska sin förbrukning för att hjälpa till att stabilisera nätet vid en frekvensfall.
Peak Shaving
Under perioder med hög efterfrågan kan efterfrågeflexibilitet hjälpa till att reducera toppbelastningar i elnätet, vilket minskar behovet av att använda dyrbara och ibland mindre miljövänliga reservkraftkällor.
Detta kan i sin tur minska kostnaderna för stödtjänster.
Integrering av förnybar energi
Med en hög andel variabel förnybar energi (som vind och sol) i elsystemet, kan efterfrågeflexibilitet bidra till att hantera variationer i produktionen.
När förnybar produktion är hög och efterfrågan låg kan flexibel last öka sin konsumtion (t.ex. laddning av elfordon eller användning av industriella processer). Omvänt kan efterfrågan minskas när produktionen är låg.
Marknadsbaserade stödtjänster
Flexibla elkonsumenter kan delta på marknader för stödtjänster. Till exempel kan de erbjuda sina tjänster för frekvensreglering eller som en del av en störningsreserv.
Genom att ge konsumenter incitament att vara flexibla kan elnätets operatörer minska kostnaderna och öka effektiviteten i stödtjänster.
Reducerade investeringsbehov
Genom att använda efterfrågeflexibilitet kan behovet av att investera i nya kraftverk och nätinfrastruktur minska.
Flexibla konsumenter kan bidra till att balansera nätet utan att det behövs lika många nya investeringar i fysiska resurser.