Til hovedinnhold
Termiske kraftsystem i Samkjøringsmodellen
Relaterte tema

Publisert 6. januar 2006

Samkjøringsmodellen brukes mye for analyse av det nordiske kraftmarkedet. Den er spesielt god på representasjon av vannkraften som er så viktig i Norden, og da spesielt i Norge. Men den representerer ikke varmekraftverk på en fullgod måte. Noen egenskaper ved termiske kraftsystem som kan være viktig for prisdannelsen i kraftmarkedet - spesielt på kort sikt - tas ikke med i Samkjøringsmodellen.

Dette gjelder spesielt de høye startkostnadene som er på mange varmekraftverk, og som gjør at det gjerne blir langt større pris-variasjoner innen døgnet i et termisk basert kraftsystem enn det vi er vant til i Norge. Fordi det koster relativt mye, blant annet i form av ekstra brenselsforbruk og slitasje, å starte et varmekraftverk som har stått stille en stund, kan det være dyrt å dekke svingningene i forbruk gjennom et døgn i slike system.

Dette fører til svingninger i kraftprisen mellom høy- og lavlast perioder. Manglende representasjon av startkostnader i Samkjøringsmodellen innebærer at modellen gir lavere prisvariasjoner innen uken. enn det man vil få i virkeligheten i termiske kraftsystem. I tillegg finnes det andre restriksjoner på regulering av varmekraftverk, så som minimum tid det kan gå fra en stopp til neste start av et verk.

Samspillet med Europa
Norden påvirkes sterkt av forbindelsene til Europa, så det er viktig med en god representasjon av termiske kraftsystem også for modellering av Norden. Videre er det ønskelig i større utstrekning å kunne utnytte Samkjøringsmodellen også utenfor Norden.

SINTEF Energiforskning har nå satt i gang et prosjekt for å oppgradere representasjonen av varmekraft i Samkjøringsmodellen. Målet er å få en bedre modell av samspillet mellom Norden og andre kraftsystem som i betydelig grad er basert på termisk kraftproduksjon. Nytten vil komme i form av sikrere analyser av Norden og samspillet med resten av Europa. Modellen skal kunne gi mer pålitelige analyser av kraftmarkedet i Norden, både med tanke på drifts- og utbyggingsanalyser samt prisprognosering. Eksempelvis skal virkning og verdi av økt overføringskapasitet mellom Norden og andre kraftsystem kunne analyseres med sikrere resultat.

Prosjektet har som hensikt også å bearbeide flere problemstillinger knyttet til de termiske kraftsystemene, så som startkostnader, reservekrav og en bedre representasjon av kraftvarmeverk. Men prosjektet vil i starten fokusere på representasjon av startkostnader for varmekraftverk.

Enten av eller på
Representasjon av startkostnader innebærer egentlig introduksjon av et "heltalls" problem i modellen; varmekraftverket er enten "på", og produserer da effekt mellom en minsteverdi og en maksimalverdi, eller det er avslått og produserer ingen ting. Det finnes algoritmer som løser slike problem direkte, men de er veldig tidkrevende. Da det er viktig å holde regnetiden nede i Samkjøringsmodellen, vil vi representere startkostnader tilnærmet ved hjelp av lineære restriksjoner som innebærer at det koster å øke produksjonen fra et verk, men at et verk som først har kommet i gang fritt kan regulere produksjonen mellom et minimums- og et maksimumsnivå. Et nyttig biprodukt av denne representasjonen er tilnærmet korrekt marginalverdi av kraft i markedet, noe man ikke ville fått uten videre fra en teoretisk optimal "heltalls" representasjon.

Lovende prototyp
Prosjektet ble startet opp i juni 2005, og varer i ca 2,5 år. Allerede i 2005 er det utviklet en prototypversjon av Samkjøringsmodellen som simulerer disponering av varmekraftverk med forenklet representasjon av startkostnader. Resultatene fra prototypen så langt er lovende. Den valgte løsningen gir en disponering som synes å ligge nært det teoretisk korrekte, samtidig som vi klart ser prisvirkningen av startkostnader i form av høyere priser i høylastperioder og lavere priser i lavlastperioder enn det man får når startkostnader neglisjeres.

Selv om vi så langt kun har lagt startkostnader på en forenklet representasjon av Tyskland, Polen og Nederland påvirker dette modellens resultater også for Norden og for disponering av kabelkapasitet mellom Norden og kontinentet. Eksempelvis øker marginalnytten av en tenkt ny kabel til kontinentet fra 234 millioner kroner per år uten representasjon av startkostnader til 306 millioner kroner per år med startkostnader inkludert. Figur 1 viser simulerte kraftpriser i Tyskland med og uten startkostnader representert for en tilfeldig valgt uke (uke 1, scenario 1). Som vi ser øker prisvariasjonen dag/natt betydelig.

Figur 2 og 3 viser kjøreplan for ett sett av termiske enheter uten og med modellering av startkostnader. Uten modellering av startkostnader blir enhetene lastet opp kun etter marginalkostnad. Figur 3 viser at med modellering av startkostnad kommer enhet 9 inn i topplast i stedet for enhet 5. Dette skyldes at enhet 9 har lavere startkostnad enn enhet 5 og blir rimeligere å bruke i topplast selv om den har litt høyere marginalkostnad. I tillegg holdes enhet 4 i drift i lavlastperioder (natt) for å unngå startkostnad hver dag på denne enheten.

Prototypen videreutvikles i 2006. Og vi regner med å kunne levere en anvendelig prototyp, som inkluderer behandling av startkostnader og reservekrav i termiske kraft-system, til prosjektdeltakere i løpet av 2006. Senere vil vi vurdere behovet for behandling av andre egenskaper ved termiske kraftsystem, og representasjon av forbrukernes fleksibilitet skal i tillegg oppgraderes i modellen.

Det er betydelig interesse for dette arbeidet, som finansieres av midler fra Olje- og Ener-gi-departementet, Norges Vassdrags- og Energiverk, Statnett, Vattenfall og Statkraft. Pro-sjektet er for øvrig med i FoU katalogen til EBL Kompetanse.

Figur1: Pris i Tyskland uke 1. Scenario 2.

Pris i tyskland uke 1.

Figur 2: Kjøreplan uten startkostnader (uken representert vha sekvensielle prisavsnitt). Kjøreplan uten startkostnader

Figur 3: Kjøreplan med modellering av startkostnader.

Kjøreplan med modellering av startkostnader

Xergi 3-2005

Tekst:

 


foto Kim Hart/Samfoto