Til hovedinnhold

Dynamiske beregninger av kraftverk er noe som tradisjonelt kun har blitt gjort av eksterne konsulenter og enkelte leverandører. Disse beregningene har i hovedsak bestått i å finne maksimum/minimumsgrenser ved for eksempel et avslag eller havari av en eller flere aggregater. Overgang til markedsstyrt økonomi i kraftverksbransjen har ført til et atskillig mer dynamisk kjøremønster.

Samtidig blir mange kraftverk nå ombygd slik at de i korte perioder skal kunne levere høyere makseffekt. Med kontinuerlige endringer i kjøremønster, mer dynamikk og høyere makseffekt, er det derfor viktig at kraftverkene selv har effektive og funksjonelle verktøy som ikke bare beregner dynamikken, men som beregner og viser resultatene interaktivt. SINTEF Energiforskning har, i samarbeid med blant annet Statkraft, utviklet et slikt verktøy som Statkraft nå har begynt å benytte.

Sikre dynamisk funksjonalitet
Å forsikre seg om at den hydrauliske funksjonaliteten, spesielt i dynamisk drift, er i orden er i dag mye viktigere enn tidligere fordi dynamikken i kjøremønster er mye mer fremtredende. Nettopp fordi et dynamisk kjøremønster i dag er regelen heller enn unntaket, er det viktig at kraftverksbransjen selv har kompetanse og praktiske verktøy på området. Hovedområdene som Statkraft ser for seg bruken av programmet er:

  • Stabilitets- og svingeberegninger både ved prosjektering av nye anlegg, og ved effektutvidelse av eksisterende anlegg.
  • Svingeberegninger ved overgang til hurtigere turbinregulatorer.
  • Vannmengdeberegninger i komplekse overføringssystemer.
  • Verifisering av data fra konsulenter og leverandører.

På sikt ser Statkraft for seg at programmet kan brukes i forbindelse med bestemmelse av reguleringsverdier ved overgang til AGC-drift, og driftsoptimalisering av kraftverk med flere aggregat.

Kompetanse er viktig
Å bevare og videreutvikle den norske kompetansen om dynamisk oppførsel av vannkraftverk er noe man ser økt viktighet av. Cirka 99 prosent av all norsk elkraft er i dag vannkraft. Samtidig befinner den praktiske og teoretiske realkompetansen om hvordan kraftverkene oppfører dynamisk hos et skremmende lite antall personer. I fremtiden ser man for seg økt samkjøring med vind, gass, bio osv. For vannkraftverkene vil dette bety en videre intensivering av det dynamiske kjøremønsteret. Dette øker nødvendigheten av å ha en bred og dyp kompetanse på området, samt at denne kompetansen finnes tilgjengelig i Norge, både ute i bransjen og ved forsknings- og opplæringsinstitusjonene. Leveransen av LVTrans til Statkraft er i denne sammenheng et ledd i en slik kompetanseheving. LVTrans kan også brukes som et opplæringsverktøy for drifts- og vedlikeholdspersonale hos Statkraft og ved NTNU/SINTEF. 

Interaktivt verktøy – en nødvendighet
En effektiv og rask funksjonalitetssikring krever et letthåndterlig, interaktivt, grafisk verktøy som umiddelbart viser resultatene ved endringer av vannveger/aggregat og ved endringer av kjøremønster. Viktigheten og nytten av interaktive beregningsverktøy kan vel best belyses ved å vise til luftfartsindustrien, der slike verktøy (simulatorer) har blitt benyttet i en årrekke.

LVTrans benytter det kommersielt tilgjengelige grafiske og interaktive utviklingsmiljøet, LabVIEW, der alle vannkraftelementer er laget som selvstendige objekter som hentes og ”klikkes” på plass. Dette betyr at man ved en dynamisk analyse av et kraftverk kun behøver å konsentrere seg om å ”bygge” det fysiske kraftverket med ”point and click” metode, så kjøre og samtidig følge med på all dynamikk - i sanntid eller raskere. I tillegg kan man logge alle variable for senere analyser og til bruk i rapporter. Bølgeligningene før rør og tunneler, diffligningene for turbiner og regulatorer osv ligger innbakt i hvert enkelt element, og kun det interaktive grafiske grensesnittet er normalt synlig for brukeren. Noen ganger har man allikevel bruk for spesielle elementer, for eksempel en regulator med ny funksjonalitet. Denne lages da på lesten av et eksisterende element, uten at noe av det gamle trengs å endres.

Programvaren
LVTrans leveres i to utgaver. I den ene utgaven blir et kraftverk modellert og satt opp av SINTEF. Kunden vil da få en fiks ferdig kompilert simulator for det aktuelle kraftverket med et grensesnitt tilpasset kundens behov. En slik simulator har blitt levert til Sira-Kvina, og en tilsvarende leveranse er nå under utvikling til Hydro Energi. Den andre utgaven er et komplett simuleringsverktøy der kunden bruker prefabrikkerte vannkraft-elementer og LabVIEWs grafiske programmeringsgrensesnitt til selv å sette opp og simulere et hvilket som helst kraftverk. Det er den sistnevnte utgaven som nå er levert til Statkraft. I tillegg bruker SINTEF verktøyet aktivt, og det har blitt brukt i en rekke prosjekter både i vannkraftsammenheng og i oljeindustrien.

Illustrasjonen viser skjermbilder fra simuleringsverktøyet LVTrans.

Bjørnar Svingen: LVTrans beregner og visualiserer hva som fysisk skjer i kraftverket ved store lastendringer. For eksempel når aggregater startes eller stoppes.


foto Mette K. Høiseth