ES-15 Utvikling av koblede hav- og landnett

Motivasjon og relevans

I 2022 meldte den norske regjeringa at de hadde ambisjon om å tildele områder for 30 GW med havvindkraft innen 2040. Dette innebærer at det kommer et kraftsystem til havs med den same kapasiteten som det eksisterende kraftsystemet til lands i Norge. De neste tiårene må vi med andre ord klare å integrere massive mengder med fornybar energi fra havvind i det norske og det europeiske energisystemet, samtidig som det også vil skje store endringer på land. Dette må skje på en måte som er kostnadseffektiv på samme tid som forsyningssikkerheten for elektrisitet blir ivaretatt gjennom overgangen. 

Bakgrunn

Hittil har utvikling av kraftnett til havs vært avgrenset til mellomlandsforbindelser og eksportkabler for havvindparker. De fleste mellomlandsforbindelsene er HVDC-kabler som kobler sammen to AC-nett, med en AC/DC-omformerstasjon i hvert land. Eksportkabler for havvindparker er typiske radielle forbindelser med en eller to kabler (AC eller DC) inn til land fra transformatorstasjonen i havvindparken. Med den forventede økningen i kraftproduksjon fra havvindparker forventes det en overgang mot mer varierte havnett som er koblet til nettene til lands på mer komplekse måter. Mulige fremtidige havnett inkluderer hybrid-forbindelser som kobler en vindpark til flere land, «energiøyer» med knutepunkter til havs, maskede nett og hybride AC- og DC-nett. Den overordnede problemstillingen for denne oppgaven er å analysere mulige utviklingsbaner fra nettet vi har i dag (hovedsakelig til lands) og til mulige fremtidige «målnett» som er i stand til å håndtere en massiv økning i havvindproduksjonen.

Europeiske transmisjonssystemoperatører har nylig startet en koordinert planlegging av utviklingen av nettet til havs med en «Offshore Network Development Plan». Men fremdeles gjenstår mange forskningsutfordringer: 

• Hvordan vil utbygging av nett til havs dempe eller forverre flaskehalser til lands? 
• Hvordan kan vi forenklet modellere driften av hav- og landnettet for langsiktig planlegging? 
• Hva er betydningen av valg av nettløsning for forsyningsikkerheten?
• Hvordan kvantifiserer vi de ulike samfunnsøkonomiske nytteverdiene av havnettutbygging? 

Oppgave

Arbeidet knyttes til metoder og kode for analyse av lastflyt, optimal nettutvikling og/eller analyse av kraftsystempålitelighet. De konkrete oppgavene vil tilpasses bakgrunn og interesse til kandidaten, samt hvilke case som blir definert i samarbeid med partnerne i forskningsprosjektet som oppgaven er en del av (Statnett, Aker Solutions, GE Vernova og NTNU Institutt for elektrisk energi). Kandidaten vil få opplæring i nødvendig teori og metoder som ikke er dekt av studiene så langt. Det er en stor fordel om arbeidet kan videreføres i en prosjekt- og masteroppgave ved NTNU.

Oppgaven består i å:

• Sette seg inn i teori og datasett for vindkraftproduksjon og nettutvikling til havs
• Sette seg inn i eksisterende metoder, modeller og kode som vil være egnede utgangspunkt for å løse de konkrete oppgavene
• Kjøre simuleringer for utvalgte case for å evaluere ulike utviklingsbaner eller strategier for utvikling av koblede hav- og landnett i Nordsjøen
• Bidra til å videreutvikle og dokumentere datasett og kode

Oppgaven knyttes til prosjektet "Utvikling av koblede hav- og landnett" ved SINTEF Energi.

Forutsetninger

Det er en fordel at sommerjobberen har kjennskap til:

• Kraftsystemanalyse
• Programmering (fortrinnsvis Python, men Julia er også aktuelt)
• Statistikk og sannsynlighetsteori
• Optimering og/eller simulering

Veilder: Iver Bakken Sperstad