Þróun stýriaðferða til aukinnar hagkvæmni íslenska ......2012/11/07 · kynning orkulíkan...
TRANSCRIPT
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
Þróun stýriaðferða til aukinnar hagkvæmni íslenska virkjanakerfisins.
Orkustofnun, VíðgemliÞorbergur Leifsson 7. nóvember, 2012
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
Inntak- útaksgögn
InntaksgögnA. VirkjanirB. MiðlanirC. RennslisraðirD. MarkaðsforsendurE. Stýrikúrfur
7
ÚttakStærð orkumarkaðarAð auki daglegur rekstur allra virkjana og lóna öll ár
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
Inntaksgögn
C Rennslisraðir 1. Á dagsgrunni2. Yfirleitt notað rennsli frá 1950 til dagsins í dag
11
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
Inntaksgögn
E Dæmigerð stýrikúrfa
15
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
Hermun
Hermun frh.Líkanið ítrar sig að hagkvæmustu stærð með því að prufa mismunandi stærðir orkumarkaðar.
18
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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.
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
Niðurstöðu skrá
26
Niðurstöðuskráin:
Framleiðsla hverrar virkjunarStærð orkumarkaðarFramleidd ótryggð orkaFramleidd orka með varaafliOrkuskortur
Heildartekjur
Í öðrum skrám má síðan fá tímaraðir allra breyta.
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
Niðurstöður lón 1961-69
28
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
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
Verkís hf | Ármúla 4 | 108 Reykjavík | +354 422 8000 | www.verkis.is | [email protected]
Endir
32
THE END