Þróun stýriaðferða til aukinnar hagkvæmni íslenska ......2012/11/07 · kynning orkulíkan...


Kynning

Orkulíkan Verkís• Líkir eftir samrekstri margra vatnsaflsvirkjana

• Notar daglegt rennsli margra ára

• Orkumarkaður (stórnotkun, almennur markaður og afgangsorka)

• Finnur þá stærð orkumarkaðar sem kerfið getur annað

2


Yfirlit fyrirlesturs

1. Saga líkansins2. Stuðningur Orkusjóðs3. Inntaksgögn4. Ákvarðanataka í hermun1. Orkuframleiðsla

2. Hvaðan vatn er tekið (lónstýrikúrfur)

5. Dæmi um niðurstöður

6. Frekari þróun

3


Saga forritsins

• Hefur verið í þróun frá 1994 (VST)

• Skrifað í Fortran nú F90

• Upphaflega gert af Sigurjóni Helgasyni, verkfræðingi VST

• Hefur einkum verið notað við forathuganir virkjana fyrir Orkustofnun og í Rammaáætlun I og II

4


Stuðningur Orkusjóðs

• Styrkur til frekari þróunar forritsins fékkst hjá Orkusjóði árið 2003

• Endurforritað 2003-2004 og ný aðferð við stýringu lóna þróuð og bætt við.

• Áfangaskýrslu skilað 2006

• Lokaskýrslu skilað í des. 2011.

5


Inntaksgögn

• Forritið er almennt, og má setja upp fyrir hvaða virkjanakerfi sem er með eins mörgum miðlunum og virkjunum og vill

• Í því eru þó nokkrar innbyggðar undantekningar sem eiga við tilteknar virkjanir og miðlanir í íslenska kerfinu. Til dæmis leka úr Þórisvatni, Vatnsfellsvirkjun, og rennslistakmörk á Jökulsárveitu til Kárahnjúkavirkjunar

6


Inntak- útaksgögn

InntaksgögnA. VirkjanirB. MiðlanirC. RennslisraðirD. MarkaðsforsendurE. Stýrikúrfur

7

ÚttakStærð orkumarkaðarAð auki daglegur rekstur allra virkjana og lóna öll ár


Inntaksgögn

A Virkjanir

1. Virkjað rennsli2. Hæð inntaks, stundum miðlunarlón3. Bakvatnshæð4. Falltöp í vatnsvegum5. Nýtni vél- og rafbúnaðar6. Ómiðlað rennsli til virkjana7. Miðlanir sem veita vatni til virkjana

8


Inntaksgögn

B Miðlanir1. Rennsli til miðlana2. Lónferlar (hæð og magn)3. Virkjanir sem fá vatn úr miðlun4. Stýrivirkjun miðlunarlóns

Í líkaninu er miðlunum skipt í tvo flokka. Veitulón sem hleypt er úr á tiltekinn fyrirfram ákveðinn hátt um veturinn (Hágöngulón, Kelduárlón)

Miðlunarlón þar sem ákvörðun um vatnstöku er tekin í hermuninni. (td. Þórisvatn, Blöndulón, Hálslón)

Ekki er tekið tillit til inntakslóna við virkjanir sem hafa óveruleg miðlunaráhrif eins og Krókslóns og Sultartangalóns.

9


Inntaksgögn

B Miðlanir frh.

Stýrivirkjun miðlunarlónaÞegar margar virkjanir eru neðan við eitt miðlunarlón eins og á Þjórsársvæðinu þarf að velja eina virkjun sem er stýrivirkjun miðlunarinnarVatn sem tekið er úr miðlun gæti því runnið framhjá þeim virkjunum sem ekki eru stýrivirkjanir. Heppilegast er því að velja sem stýrivirkjun, virkjun sem er annaðhvort með mjög mikla fallhæð miðað við aðrar virkjanir eða með hlutfallslega lítið virkjað rennsli miðað við aðrennsli.

Á Þjórsársvæðinu uppfyllir Búrfellsvirkjun bæði skilyrðin og er því yfirleitt notuð sem stýrivirkjun.

10


Inntaksgögn

C Rennslisraðir 1. Á dagsgrunni2. Yfirleitt notað rennsli frá 1950 til dagsins í dag

11


Inntaksgögn

D Markaðsforsendur, álagsdreifing1. Almennur markaður með fasta dreifingu yfir árið2. Stóriðjunotkunn með jafnri álagsdreifingu yfir árið3. Ótryggð orka sem er bara framleidd þegar vatnsstaða

kerfisins er talin góð. Ákveðið hlutfall af stóriðjunotkun

12


Inntaksgögn

D Markaðsforsendur, verðmæti orku1. Verð forgangsorku2. Verð ótryggðrar orku3. Verð orku framleiddri með varaafli4. Kostnaður við skort á forgangsorku

Ef stefnir í að allar miðlanir tæmist er hægt að framleiða tiltekið magn orku með því að ræsa varaafl, í díselstöðvum, til að forðast forgangsorkuskort sem reiknast mjög dýr.

13


Inntaksgögn

E Stýrikúrfur vegna orkuframleiðslu

Stýrikúrfur eru viðmiðunarkúrfur fyrir hvern dag, hvenær framleidd er ótryggð orka og hvenær ræst er varaafl.

Gefa þarf inn svokallaða lágmarkskúrfu sem sýnir hvað vegin miðlunarstaða allra miðlunarlóna hefur farið lægst í á hverjum degi.

Þessi kúrfa er nú fundin með ítrun á keyrslu kerfisins og getur breyst ef kerfið breytist.

14


Inntaksgögn

E Dæmigerð stýrikúrfa

15


Inntaksgögn

E Stýrikúrfur frh.

Síðan eru gefin frávik frá þessari kúrfu.

Ótryggð orka er bara framleidd ef vegin miðlunarstaða er hærri en lámarkskúrfan að viðbættu frávikinu.

Varaafl er ræst ef miðlunarstaðan er lægri en lágmarkskúrfan að viðbættu frávikinu.

Frávikin eru fundin handvirkt með endurteknum prófunum (trial og error).

16


Hermun

HermunÞegar búið er að gefa upp allar inntakstærðir finnurlíkanið stærð þess markaðar sem kerfið getur annað.

Þ.e.a.s þá markaðsstærð sem gefur orkuframleiðandanum hæstar heildartekjur

Ef markaðurinn er of stór lækka heildartekjurnar vegna þess að nota þarf of mikið varaafl eða orkuskortur verður of dýr

Einnig er hægt að miða við svokallaða 3 prómill reglu

17


Hermun

Hermun frh.Líkanið ítrar sig að hagkvæmustu stærð með því að prufa mismunandi stærðir orkumarkaðar.

18


Hermun

Ákvarðanir í hermun

Á hverjum degi eru teknar tvær ákvarðanir í hermuninni.

1. Á að framleiða ótryggða orku eða ræsa varaafl2. Úr hvaða lónum á að taka vatn til að framleiða orku.

Fyrsta ákvörðunin er tekin út frá uppgefnum stýrikúrfunum en sú seinni með svokölluðum lónstýrikúrfum

19


Lónstýrikúrfur

Lónstýrikúrfurnar eru helsta nýjungin sem þróuð hefur verið í líkaninu á síðustu árum.

Markmiðið lónstýrikúrfa;1. Að hindra að eitt lón fyllist á undan öðrum

lónum að sumarlagi og vatn tapist um yfirfall þess þegar nægt pláss er í öðrum lónum.

2. Að hindra að eitt lón tæmist á undan öðrum lónum á vorin þegar horfur eru á að öll lón tæmist. Það gæti leitt til aflsskorts og/eða orkuskorts, þó nægjanlegt vatn sé til í öðrum lónum.

. 20


Lónstýrikúrfur

Líkanið býr til tvær gerðir lónstýrikúrfa fyrir hvert miðlunarlón út frá innrennsli lóns og virkjuðu rennsli stýrivirkjunar.

Fyllingarkúrfur sem sýna líkur á fyllingu lóns miðað við stöðu þess hvern dag.

Tæmingarkúrfur sem sýna líkur á tæmingu lóns miðað við stöðu þess hvern dag.

Vatn er síðan tekið úr því lóni sem mestar líkur hefur á fyllingu og svo koll á kolli.

21


Lónstýrikúrfur

Frá áramótum fram á vor er þó ekki tekið úr lóni sem hefur einhverjar líkur á að tæmast (>0%)

Ef öll lón hafa líkur á tæmingu er tekið mest úr því sem minnstar líkur hefur á tæmingu. Þegar lág vatnsstaða er síðla vetrar stjórna því tæmingarlíkurnar vatnstöku eingöngu.

Kúrfurnar eru búnar til með því að reikna líkurnar miðað við rennsli allra tiltækra ára. Reiknað er með að úr lónunum sé tekið tiltekið hlutfall (0,8 til 1,0) af virkjuðurennsli stýrivirkjunar (að frádregnu ómiðluðu rennsli hennar).

22


Lónstýrikúrfur

23

2.okt. 2.des. 1.feb. 2.apr. 2.jún. 2.ágú. 2.okt. 2.des.

-300,00

-200,00

-100,00

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

Til loka söfnunartímabils

∑ (Rennsli inn í lón) – ((Virkjað rennsli)*k – (ómiðlað rennsli til stýrivirkjunar))Frá viðkomandi degi

Dæmi um hvernig fyllingarkúrfa fyrir Blöndulón er búin til.

Ef 200 Gl eru í lóninu 1. mars fyllist það bara í tveimur árum af 50. líkurnar er því 4%. Hverjar eru líkurnar á fyllingu ef það eru 100 Glí lóninu 1. mars. ?

Fullt lón 400 Gl

Mag

n í m

iðlun Gl


Fyllingarkúrfur

24

Dæmi um notkun.Ef 200 Gl er í Blöndulóni 1. maí, eru 20% líkur á fyllingu.

Ef 1050 Gl eru í Hálslóni 1. maí eru 90% líkur á fyllingu þess.

Því er tekið eins mikið og hægt er úr Hálslóni


Tæmingakúrfur

25

Ef einhverjar líkur eru á að lón geti tæmst er það sett í forgang að hlífa því við vatnstöku.

Í þeim árum sem mest reynir á og líkur eru á að öll lón geti tæmst stjórnast vatnstakan eingöngu af tæmingarkúrfunum.


Niðurstöðu skrá

26

Niðurstöðuskráin:

Framleiðsla hverrar virkjunarStærð orkumarkaðarFramleidd ótryggð orkaFramleidd orka með varaafliOrkuskortur

Heildartekjur

Í öðrum skrám má síðan fá tímaraðir allra breyta.


Niðurstöður lón

27

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Hlu

tfa

llsl

eg f

yll

ing l

ón

a

Hálslon

Blöndulón

Þorisvatn

Reiknuð vegin

miðlun


Niðurstöður lón 1961-69

28


Niðurstöður ótryggð orka

29

0

100

200

300

400

500

600195

0195

1195

2195

3195

4195

5195

6195

7195

8195

9196

0196

1196

2196

3196

4196

5196

6196

7196

8196

9197

0197

1197

2197

3197

4197

5197

6197

7197

8197

9198

0198

1198

2198

3198

4198

5198

6198

7198

8198

9199

0199

1199

2199

3199

4199

5199

6199

7199

8199

9200

0

Fra

mle

idd

ótr

yg

gð

ork

a í

GW

h


Notkunarmöguleikar

30

Notkunarmöguleikar

1. Samanburður virkjana og kosta

2. Hönnun virkjana, miðlunarstærð, afl, veitur

3. Daglegur rekstur þegar gerðra lóna

4. Rannsóknir á orkumarkaði, eðlilegt magn og verð ótryggðrar orku og afhendingarskilmálar

5. Mismunandi áhrif almenns markaðar og stórnotkunar á orkugetu.

6. Athugun á áhrifum „global warming“ á orkuframleiðslu

7. Nýir markaðir. Sæstrengur vindrafstöðvar


Frekari þróun líkansins

31

Frekari þróun1. Sjálfvirk bestun á stýrikúrfum orkuframleiðslu

2. Styttri tímaskref (klukkutíma ?)

3. Aukin nákvæmni í falltöpum og nýtni véla

4. Prófun á fleiri miðlunarlónum með aðra eiginleika

5. Taka tillit til lítilla inntakslóna

6. Fleiri verðþrep í ótryggðri orku og nákvæmari afhendingarskilgreiningar

7. Sæstrengur sem breytir markaðinum í opinn markað


Endir

32

THE END

Þróun stýriaðferða til aukinnar hagkvæmni íslenska ......2012/11/07 · kynning orkulíkan...

Documents