Sähköenergian tuotanto, taustatekijät, hintatason määräytyminen, yms yleinen keskustelu aiheesta

[MOS6510]

En ihan varma mitä suuruusluokkaa tarkoitat valtavalla määrällä, jos puhetta isoista voimaloista niin se kai olisi ihan mahdollista hallita , lähiajan säätä voidaan ennustaa aika hyvin, jos mietit tuotannon romahtamisia. ja myös tosin päin.
Kuluttajat joilla pienimutoista tuotantoa, niin ne kai operaattorien tiedossa , ja onko niitä tarve samassa määrin hallita, jos oikeasti ongelma, niin missä vaiheessa saavat katkaista. ja onko siihen millainen nopea kyvykkyys jos sellainen olisi tarpeen ?

Esimerkiksi Espanjassa on joidenkin lähteiden mukaan luokkaa 30% aurinkosähkötuotannosta ns. pientuotantoa. Eli järjestelmän muodostaa talon kautolla olevat aurinkopaneelit ja verkkoon tahdistuva invertteri. Tällaiset invertterit eivät ole millään tavoilla kenenkään hallittavissa - ainoa asia mikä säätelee niiden tuotantoa on saatavan energian määrä paneeleista kullakin ajanhetkellä sekä invertterin standardien määrittelemät reunaehdot toiminnalle (esim. irtautuminen verkosta liian korkean tai alhaisen taajuuden vuoksi).

Nyt tuo verkon kaatuminen Espanjassa johtui eri lähteiden mukaan tapahtumasarjasta, jossa ilmeisesti pilvialueiden liikkuminen aiheutti ensin oskillaatiota verkon taajuudessa ja jännitteessä, mikä aiheutti ylikuormituksen Ranskaan menevässä siirtolinjassa. Tämän jälkeen verkon ylituotanto nosti hetkessä taajuuden niin ylös, että sekä kaikenlainen tuotanto että kulutus kytki itsensä irti ja verkko kaatui. Tämän tapahtumaan ei mennyt kuin viisi sekuntia.

Inertian puute oli toki verkon kaatumisen juurisyy, mutta tämä täysin kaiken hallinnan ulkopuolella oleva pientuotanto (ja varmasti muut suuremmat kaupalliset aurinkosähkövoimalat) sen taajuuden karkaamisen aiheuttivat.

 

[pulatunnus]

Viive aiheuttaa vaihe-eroa pitkien siirtolinjojen yli. Se ei ole yleensä ongelma mutta jos tehon kulkusuunta muuttuu, niin vaiheen pitäisi muuttua varsin nopeasti jättävästä edistäväksi siellä missä tapahtuu muutos nettokulutuksesta nettotuotantoon.

Kuinka nopeasti se pitää saada muuttumaan.

Siis jos nyt ilmeisesti on joku sellainen ajatus että pohjoisesta tippu tuotanto ja etelän aurinkopeloilta pitäisi saada sähkö Tornioon. ja niitä taajuusmuttajia pitäis parametroida uusiksi.

Siis jos oikein ymmärsin niin jos perus ajatus oli seurata verkkotaajuuttu ja suunnata kohti nimellistaajuutta, niin nyt halutaan ajaa ohi.

 

[pulatunnus]

Esimerkiksi Espanjassa on joidenkin lähteiden mukaan luokkaa 30% aurinkosähkötuotannosta ns. pientuotantoa. Eli järjestelmän muodostaa talon kautolla olevat aurinkopaneelit ja verkkoon tahdistuva invertteri. Tällaiset invertterit eivät ole millään tavoilla kenenkään hallittavissa - ainoa asia mikä säätelee niiden tuotantoa on saatavan energian määrä paneeleista kullakin ajanhetkellä sekä invertterin standardien määrittelemät reunaehdot toiminnalle (esim. irtautuminen verkosta liian korkean tai alhaisen taajuuden vuoksi).

Nyt tuo verkon kaatuminen Espanjassa johtui eri lähteiden mukaan tapahtumasarjasta, jossa ilmeisesti pilvialueiden liikkuminen aiheutti ensin oskillaatiota verkon taajuudessa ja jännitteessä, mikä aiheutti ylikuormituksen Ranskaan menevässä siirtolinjassa. Tämän jälkeen verkon ylituotanto nosti hetkessä taajuuden niin ylös, että sekä kaikenlainen tuotanto että kulutus kytki itsensä irti ja verkko kaatui. Tämän tapahtumaan ei mennyt kuin viisi sekuntia.

Inertian puute oli toki verkon kaatumisen juurisyy, mutta tämä täysin kaiken hallinnan ulkopuolella oleva pientuotanto (ja varmasti muut suuremmat kaupalliset aurinkosähkövoimalat) sen taajuuden karkaamisen aiheuttivat.

Miten Suomessa, osuus on toki jotain ihan muuta, mutta onko operaattoreilla valmius tiputtaa pientuotantoa, ilmeisesti ei, mutta olisko siitä hyötyä, kannattavaa. siinä ns siinä tapauksessa jos muut suojaukset ei riitä. Päinvastaiseen (kuormien tiputtamiseen) ilmeisesti verkko-operaattoreilla on valmius.

En tiedä mihin artikkeleihin lähteissä viittasit, hiljan vielä uutisointiin että esim meidän kantaverkkoyhtiö valitteli ettei vielä ole tietoa Espanian syistä. Sen ymmärrän että julkisuuteen syistä riippuen ei välttämättä ole syytä kertoa ennen kuin sen voi tehdä turvallisesti.

 

[chrisekh]

Espanjassa ostetaan kymmenen inertia boksia ja taas jatkuu elama radallaan, Ei se ole aurinkoenergian vika jos ei paikallinen verkkoyhtio varaudu. Sen on verkkoyhtion tehtava tietaa nama asiat ja rakennella suojaukset.

 

[pulatunnus]

Espanjassa ostetaan kymmenen inertia boksia ja taas jatkuu elama radallaan, Ei se ole aurinkoenergian vika jos ei paikallinen verkkoyhtio varaudu. Sen on verkkoyhtion tehtava tietaa nama asiat ja rakennella suojaukset.

Suomessa näistä suojaamis kuluista vähän kiistelty, no se kai oli se Olkiluoto kolmosen osalta niin että vastuuta heilahti verkkoyhtiölle ja sitä kautta siirtomaksuihin. (hatara muistikuva uutisoinnista)

Pientuonnon osalta paikallisyhtiöissä kai varoiteltu että rajoittavat lupia, mm inertiapuutteen takia, mutta onko niin tehty ja voivatko nykyään edes kuluttaja kohteissa sitä rajoittaa ?

Mutta miten se Espaniassa on mennyt siellä ymmärtääkseni aurinko energiaa käytetty pitkään (aiemmin lämpöpainotteisesti), ja samoin tuulitouhuissa aktiivisia.

 

[Tonnin Seteli]

Kuinka nopeasti se pitää saada muuttumaan.

Reaaliajassa ja välittömästi, jos tarkoitus on ettei verkko kaadu tai vähintään temppuile pahasti.

 

[pulatunnus]

Reaaliajassa ja välittömästi, jos tarkoitus on ettei verkko kaadu tai vähintään temppuile pahasti.

Minuutti, sekuntteja, kymmenesosa sekuntteja ?

Sori nyt tyhmät kysymykset, tässä asiayhteydessä jos halutaan etänä parametroida, tuoda uutta säädettävyyttä. Niin mitä nyt ajassa tarkoittaa välittömästi, realiajassa. Aika kiirritiset toimii paikallista taajuutta seuraten, mutta jos nyt haluttiin optimoida, yliohjata. vakauttaa sitä tilannetta.

Perinteinen voimalaitos, missä isot massa pyörii, niin se jarruttaa muutosta, sillä menee aikansa ennen kuin se ohjausviesitin jälkeen saatu muutettua , kun se vastustaa muutosta. Jos tässä nyt haettiin sitä että taajareilla saadaan nopeutettua, niin ei kai niilläkin rajansa, vaikka viesti saatu nopeasti ? Kuormassakin muutosta vastustavaa.


Ymmärsin että tässä oli se idea että ison tuotanto muutoksen takia olisi tarve pikkusen edistää verkon toisen osan vaiheita vs aiempi.

 

[HTK12]

Espanjassa ostetaan kymmenen inertia boksia ja taas jatkuu elama radallaan, Ei se ole aurinkoenergian vika jos ei paikallinen verkkoyhtio varaudu. Sen on verkkoyhtion tehtava tietaa nama asiat ja rakennella suojaukset.

Juuri näin nämä inertia ongelmat olisi helppo ratkaista rakentamalla synkronikompensaattoreita sinne, missä sitä uusiutuvaa on paljon. Suomessa on Kalajoelle tälläinen rakenteilla, pitäisi muistaakseni valmistua tänä vuonna. Pari muuta taitaa olla rakenteilla/suunnitteilla etelään.

Suomessa näistä suojaamis kuluista vähän kiistelty, no se kai oli se Olkiluoto kolmosen osalta niin että vastuuta heilahti verkkoyhtiölle ja sitä kautta siirtomaksuihin. (hatara muistikuva uutisoinnista)

Pientuonnon osalta paikallisyhtiöissä kai varoiteltu että rajoittavat lupia, mm inertiapuutteen takia, mutta onko niin tehty ja voivatko nykyään edes kuluttaja kohteissa sitä rajoittaa ?

Mutta miten se Espaniassa on mennyt siellä ymmärtääkseni aurinko energiaa käytetty pitkään (aiemmin lämpöpainotteisesti), ja samoin tuulitouhuissa aktiivisia.

OL3 nyt vähän eriasia kun puhutaan maan ylivoimasesti suurimmasta yksiköstä, joten sellaisen irtauminen vian seurauksena on melkoinen riski verkolle (ilman suojauksia). Muistaakseni vastuu järjestelmäsuojasta on nykyisin Fingrid, mutta Fingrid saa veloittaa kulut TVO:lta. Mielestäni ihan järkevä ratkaisu.

Kyllähän Espanjassa on järkeä panostaa aurinkovoimaan, kun se tuottaa siellä hyvin ympärivuoden ja aurinkovoiman tuotanto osuu päivälle, jolloin sitä energiaa eniten tarvitaan. Vesivoimaa siellä on 20GW, joten vesivoima säätövoimaksi ja riittävästi synkronikompensaattoreita verkkoon, niin en eäe ongelmaa uusiutuvien kanssa. Tulevaisuudessa sitten rakentaa pumppuivoimaa lisäksi, jos ei muuten meinaa säätövoima siellä riittää (sitäkin siellä jo on). Kuluttajien toki kannattaa hyödyntää sitä omaa aurinkovoimaa lämmitykseen & jäähdytykseen ja toki käyttösähköön. Jos nyt miettii vaikka lämpimänveden kulutusta, niin se on Suomessa 800-1200kWh/v/hlö. Jos Espanjassa tuosta saat katettua vaikka 90% aurinkosähköllä, niin onhan se nyt taloudellisesti järkevää kuten se on ympäristön & sähköverkonkin kannalta.

 

[MOS6510]

Minuutti, sekuntteja, kymmenesosa sekuntteja ?

Sori nyt tyhmät kysymykset, tässä asiayhteydessä jos halutaan etänä parametroida, tuoda uutta säädettävyyttä. Niin mitä nyt ajassa tarkoittaa välittömästi, realiajassa. Aika kiirritiset toimii paikallista taajuutta seuraten, mutta jos nyt haluttiin optimoida, yliohjata. vakauttaa sitä tilannetta.

Espanjassa koko prosessi, joka johti verkon romahtamiseen, vei viisi (5) sekuntia.

 

[pulatunnus]

Espanjassa koko prosessi, joka johti verkon romahtamiseen, vei viisi (5) sekuntia.

Jossain viserryksessä 5s osunut silmään, siitä jäi muistikuva että prosessin seraukset kesti sen aikaa.

Siis jos aiemmin postasit että lähteesi mukaan ongelma oli pilvisyys, aurinkotuotanto ongelmat, josta sitten seurasi se verkon kaatuminen.

Siis jos tässä nyt mietitään hallittavuutta jos operaattori pystyisi reagoimaan etänä. Pilvet tuohon verrattuna aika hitaita ja ennustettaviakin.

Jos prosessi edennyt siihen saakka että 5s päästä verkko nurin, niin onko haaste viestien nopeus vai algoritmi. Jos jälkimmäiset e ole kunnossa, niin voihan se nopeuttaakin.

No tavallaan taisi olla sinä joka viesti että ehkä syynä oli tavallaan algoritmit, massa viesti pudotti tuotannon nopeasti.

 

[mattix]

Luulen, että kun raportti Espanjan blackoutista aikanaan julkaistaan, sieltä löytyy tällaisia asioita:
- lukuisia tuotantolaitoksia huollossa tai rikki
- useita vikatilanteita yhtä aikaa
- suojauksen väärä toiminta

Nuo yhdistettynä verkon heikkoon jäykkyyteen sai verkon kippaamaan.

Ei tainnut ali- ja ylitaajuussuojaus olla kunnossa Espanjassa, vaikka verkkokoodi ER sitä edellyttää: Emergency and Restoration | www.acer.europa.eu

 

[takomo]

Kuinka nopeasti se pitää saada muuttumaan.

Aikajänne lienee yksittäisiä sekunteja.

Itseasiassa, jos paikallista inertiaa on vähän, korjautuminen käy nopeasti ja taajuusero muodostuu suureksi. Jos inertiaa riittää, niin ylijäämäteho varastoituu inertiaan eikä taajuuspoikkeama pääse kasvamaan pahasti.

 

[JaniKari]

Jos pääsisimme eroon noista verkkoon suoraan kytketyistä sähkögeneraattoreista voisimme pitää taajuuden aina 50Hz ja antaa jännitteen vaihtelun tasata kuormaa. Invertterille kun on suhteellisen triviaalia pitää tasan 50Hz taajuutta. Tavallaan tämä sähköverkon inertian puute on sähkögeneraatorit aiheuttamaa joten voisivat kattaa kustannukset

 

[takomo]

Jos pääsisimme eroon noista verkkoon suoraan kytketyistä sähkögeneraattoreista voisimme pitää taajuuden aina 50Hz ja antaa jännitteen vaihtelun tasata kuormaa. Invertterille kun on suhteellisen triviaalia pitää tasan 50Hz taajuutta. Tavallaan tämä sähköverkon inertian puute on sähkögeneraatorit aiheuttamaa joten voisivat kattaa kustannukset

Oletko nyt varmasti laskenut tämän inertiattoman 50 Hz-verkon käyttäytymisen läpi eri tilanteissa?

Vaihe-eroista ei oikein pääse eroon, jos meinaa tehoa siirtää. Kun tehojakaumat muuttuvat, pitää vaiheenkin muuttua ja vakiotaajuudella vaihe ei muutu.

 

[JaniKari]

Oletko nyt varmasti laskenut tämän inertiattoman 50 Hz-verkon käyttäytymisen läpi eri tilanteissa?

Vaihe-eroista ei oikein pääse eroon, jos meinaa tehoa siirtää. Kun tehojakaumat muuttuvat, pitää vaiheenkin muuttua ja vakiotaajuudella vaihe ei muutu.

En ole oikeasti tutkitun moisen verkon toimintaa joten ei kannata ihan tosissan ottaa. Minusta kyllä vaihe-eroja tulee verkkoon kuormituksista mutta ne ei pyöri ympäri kuten generaattoreihin perusravassa verkossa.

 

[Ogeli]

Jos pääsisimme eroon noista verkkoon suoraan kytketyistä sähkögeneraattoreista voisimme pitää taajuuden aina 50Hz ja antaa jännitteen vaihtelun tasata kuormaa. Invertterille kun on suhteellisen triviaalia pitää tasan 50Hz taajuutta. Tavallaan tämä sähköverkon inertian puute on sähkögeneraatorit aiheuttamaa joten voisivat kattaa kustannukset

Veikeä ajatus laitetaan olkiluotoon vaikka 1TW invertteri jota syötetään 50Hz:llä.
Raudat ei salli paljon suurempaa taajuutta.

 

[JaniKari]

Veikeä ajatus laitetaan olkiluotoon vaikka 1TW invertteri jota syötetään 50Hz:llä.
Raudat ei salli paljon suurempaa taajuutta.

Kyllähän tuollainen invertteri jo hivenen maksaa. Toisaalta tuulivoimaloissa on jo nyt paljon enemmän invertteri kapasiteettia eikä käyttöaste ole lähelläkään yhtä kova kuin ydinvoimalassa...

 

[takomo]

En ole oikeasti tutkitun moisen verkon toimintaa joten ei kannata ihan tosissan ottaa. Minusta kyllä vaihe-eroja tulee verkkoon kuormituksista mutta ne ei pyöri ympäri kuten generaattoreihin perusravassa verkossa.

Muistan kuulleeni, että DC on helppo laskea, mutta koneet on monimutkaisia. AC-koneet on simppeleitä, mutta matematiikka kompleksista.

Laskeminen ei taida helpottua siirtolinjoissakaan. Mitä vaikeaa muka voi olla kolmessa pitkässä köydessä? Pelkäänpä, että AC:lla on niissäkin pari pikku ylläriä takataskussa.

 

[Vertigo]

Viive aiheuttaa vaihe-eroa pitkien siirtolinjojen yli. Se ei ole yleensä ongelma mutta jos tehon kulkusuunta muuttuu, niin vaiheen pitäisi muuttua varsin nopeasti jättävästä edistäväksi siellä missä tapahtuu muutos nettokulutuksesta nettotuotantoon.

Vaihe ei muutu itsestään vaan vaihemuutos edellyttää tilapäistä taajuusmuutosta. Arvelisin, että ylimääräinen vaihejumppa ei ole omiaan stabiloimaan verkkoa.

Jonkinverran oman kompetenssin ulkopuolella, mutta...

Jos tuota pitkä siirtolinja -keissiä miettii, niin sillä "absoluuttisella vaihe-erolla" ei kait ole sinänsä merkitystä, eli jos vaikka voimalaitos A on Olkiluodossa ja B Torniossa, niin laitos A on atomikellon tasasekuntilla esim 0 vaiheessa ja laitos B esim 20 astetta eri vaiheessa etäisyyden ja kausaliteetin rajallisen nopeuden takia. Sen sijaan "paikallinen" vaihe ero pitää olla synkronoitu, eli voimalaitoksen pitää olla tasan samassa vaiheessa kuin paikallinen verkon taajuus. Laitoksen tuottamaa tehoa säädellään sitten yrittämällä joko edistää tai jätättää vaihetta(ja/tai taajuutta) verrattuna siihen verkon paikalliseen taajuuteen...

 

[Ogeli]

Kyllähän tuollainen invertteri jo hivenen maksaa.

Ja sitten vielä vaikka hyötysuhde...

Mä olen kyllä tyytyväinen nykyiseen n. 50Hz taajuuteen jo vuosia yksi verkkoon synkatty kello näyttää riittävän tarkkaa aikaa. (kesäaika muunnoksia en ole tehnyt)

 

[takomo]

Jonkinverran oman kompetenssin ulkopuolella, mutta...

Jos tuota pitkä siirtolinja -keissiä miettii, niin sillä "absoluuttisella vaihe-erolla" ei kait ole sinänsä merkitystä, eli jos vaikka voimalaitos A on Olkiluodossa ja B Torniossa, niin laitos A on atomikellon tasasekuntilla esim 0 vaiheessa ja laitos B esim 20 astetta eri vaiheessa etäisyyden ja kausaliteetin rajallisen nopeuden takia. Sen sijaan "paikallinen" vaihe ero pitää olla synkronoitu, eli voimalaitoksen pitää olla tasan samassa vaiheessa kuin paikallinen verkon taajuus. Laitoksen tuottamaa tehoa säädellään sitten yrittämällä joko edistää tai jätättää vaihetta(ja/tai taajuutta) verrattuna siihen verkon paikalliseen taajuuteen...

Staattisesti näin mutta tilanne muuttuu, jos tehon suunta vaihtuu.

Olettaisin, että meilläkin oletus on, että Perämeren vesivoima virtaa etelään. Enemmän tai vähemmän mutta suunta ei muutu.

Jos Etelä-Suomessa tuotetaan paljon tuulivoimaa, voi käydä niin, että Etelä-Suomi alkaakin syöttää tehoa Perämeren kautta Ruotsiin. Silloin Etelä-Suomessa vaiheen pitää hypätä jättävästä edistäväksi, mikä aiheuttaa transientin.

[EDIT]
Espanjan verkon kaatuminen voisi selittyä sillä, että tuotannon tippuminen etelässä on aiheuttanut suunnanmuutoksia pitkissä siirtoyhteyksissä, mikä on aiheuttanut isoja vaihetransientteja. Matalan inertian vuoksi tämä on aiheuttanut isoja taajuustransientteja. Tämä on kaatanut yhteyden Ranskaan ja seuraavaksi kaikki muutkin on lähteneet himaan.

Suunnanmuutokset on hankalia, koska vaihetransientti on binäärinen eikä jatkuva kuten kaikki muu.

 

[Vertigo]

Staattisesti näin mutta tilanne muuttuu, jos tehon suunta vaihtuu.

Olettaisin, että meilläkin oletus on, että Perämeren vesivoima virtaa etelään. Enemmän tai vähemmän mutta suunta ei muutu.

Jos Etelä-Suomessa tuotetaan paljon tuulivoimaa, voi käydä niin, että Etelä-Suomi alkaakin syöttää tehoa Perämeren kautta Ruotsiin. Silloin Etelä-Suomessa vaiheen pitää hypätä jättävästä edistäväksi, mikä aiheuttaa transientin.

Joo, toki, mutta kuvatun kaltainen "transientti" ei tapahdu sekunneissa saati sen osissa. Tai siis, jos ajattelee vaikka em. esimerkin laitoksen B näkökulmasta, niin "tasasekuntin absoluuttinen vaihe" ei muutu eikä tarvitse muuttua sekunteissa tai sen osissa 20 astetta jättävästä 20 astetta edistäväksi(kun verrataan 1000km päässä olevaan laitokseen A) kun siirron suunta muuttuu, vaan se muuttuu hiljalleen sen mukaan miten tehojakauma muuttuu kun etelässä alkaa tuulemaan.

Tehoahan saadaan sillä yksittäisellä generaattorilla tuotettua verkkoon kun tavallaan yritetään "edistää" verkon vaihetta/taajuutta ja vastaavasti väennettyä jätättämällä. Valtakunnan verkon ollessa kyseessä verkon taajuushan ei siitä havaittavasti muutu. Samalla tavalla jos tehoa halutaan siirtää verkossa alueelta toiselle, niin tavallaan se pitää tehdä hienoisesti vaihetta/taajuutta muuttamalla...

 

[takomo]

Joo, toki, mutta kuvatun kaltainen "transientti" ei tapahdu sekunneissa saati sen osissa. Tai siis, jos ajattelee vaikka em. esimerkin laitoksen B näkökulmasta, niin "tasasekuntin absoluuttinen vaihe" ei muutu eikä tarvitse muuttua sekunteissa tai sen osissa 20 astetta jättävästä 20 astetta edistäväksi(kun verrataan 1000km päässä olevaan laitokseen A) kun siirron suunta muuttuu, vaan se muuttuu hiljalleen sen mukaan miten tehojakauma muuttuu kun etelässä alkaa tuulemaan.

Oma näppituntuma sanoo, että vaihe-ero pitkässä siirtolinjassa ei muutu jatkuvasti tehon funktiona vaan binäärisesti suunnan mukana. Vaihe-eroa ei aiheuta minkään koneen jättämä vaan kulkuaika.

Jos vaihe-ero ei ole kummassakaan laidassa, saarekkeet on efektiivisesti irti toisistaan. Vrt. köysi välittää momenttia kun se on väännetty pinkeäksi mutta välillä se on löysä.

Voipa olla että Espanjassa verkon hajotessa on muodostunut myös efektiivisiä saarekkeita, joissa ei ole ollut sisäistä inertiaa ollenkaan. On ehkä koestettu tuota inertiatonta verkkoa.