Resultater  /  Modellering av miljørestriksjoner

Inkludering av miljørestriksjoner kan øke lønnsomhet og kraftsikkerhet

Lite vann i magasinene, krav om minstevannføring i elva eller spesifikke vannmengder kan være vanskelig å ta med i modeller for langtidsplanlegging for vannkraft.  Ny forskning fra HydroCen viser hvordan det likevel kan lønne seg å inkludere disse i den langsiktige modellplanleggingen. Både fra et økonomisk perspektiv og for å bedre kunne sikre at vi kan produsere nok strøm i perioder med stor etterspørsel og lite vann. 

Inkludering av miljørestriksjoner kan øke lønnsomhet og kraftsikkerhet

Lite vann i magasinene, krav om minstevannføring i elva eller spesifikke vannmengder kan være vanskelig å ta med i modeller for langtidsplanlegging for vannkraft.  Ny forskning fra HydroCen viser hvordan det likevel kan lønne seg å inkludere disse i den langsiktige modellplanleggingen. Både fra et økonomisk perspektiv og for å bedre kunne sikre at vi kan produsere nok strøm i perioder med stor etterspørsel og lite vann. 

Nyhetsbrev fra HydroCen

Kontakt

Linn-Emelie Scäffer, SINTEF Energi

Prosjektinfo

Prosjektnavn:
Environmental constraints in stochastic hydropower scheduling for long planning horizons

Varighet:
2020-2023

Arbeidspakke i HydroCen:
Marked og tjenester

Partnere

Publikasjoner

Håndbøker og verktøy

Figuren viser en oversikt over ulike type miljørestriksjoner.

I perioder med gyting eller spesiell bruk av et elvesystem, som for eksempel fisking i elva eller båtbruk i magasinet, kan vannkraftprodusenter måtte forholde seg til spesielle krav om miljørestriksjoner som vannstand i elva eller vannmagasinet. Disse gjør at handlingsrommet til produsenten blir mindre, og står derfor i fare for å måtte drifte kraftverket på en ikke-optimal måte i forhold til kraftforsyning, lagringssikring og fortjeneste.

Det er mulig å ta høyde for restriksjonen i produksjonsplanleggingen ved å inkludere dem i modellene som brukes for å planlegge driften av vannkraftverket. På denne måten kan man minimere de negative konsekvensene av restriksjonene på produksjonen.

Dette blir ofte gjort i modeller som planlegger produksjonen over korte perioder (uker), da disse kan håndtere denne type data. Problemet oppstår når man vil inkludere restriksjonene i modellene som går over lengre perioder (måneder/år). 

Ser nærmere på de komplekse modellene

HydroCen-forsker Linn Emelie Schäffer har derfor jobbet med å modellere komplekse miljørestriksjoner som tidligere ikke har vært mulig å inkludere i de eksisterende verktøyene for produksjonsplanlegging. Målet er å bedre forstå hvordan de påvirker produksjonsmønster og inntjeningen til kraftverket. I tillegg har hun forsøkt å sette et tall på hva produsenten tjener på å inkludere slike restriksjoner i planleggingsmodellene. Eller kostnaden av å ignorere eller forenkle denne type restriksjoner i den strategiske beregningen.

I sitt arbeid har hun sett på en spesiell type miljørestriksjoner, såkalte tilstandsavhengige miljørestriksjoner eller myke magasinrestriskjoner. Det som er spesielt med disse er at restriksjonen endrer seg over tid i restriksjonsperioden, avhengig av hvor mye vann som er i vannmagasinet, slik som illustrert i figuren nedenfor. En annen viktig del av forskningen har vært å vurdere hvordan fleksibiliteten til kraftproduksjonen i et begrenset område påvirkes av slike restriksjoner.


Illustrasjon av en myk magasinrestriksjon med tre faser. 1) Hvis magasinnivået er under en gitt grense er det ikke lov å tappe fra magasinet, 2) hvis magasinnivået er over grensen er det lov å tappe fra magasinet så lenge vannivået holdes over grensen, og 3) det er lov å produsere så fremt vannivået i magasinet ikke reduseres.  

Nye modeller viser effekt

Gjennom arbeidet er det blitt utviklet to produksjonsplanleggingsmodeller med langsiktig tidshorisont, hvor tilstandsavhengige miljørestriksjoner er eksakt representert.

Den første modellen brukes for å se på hvor mye miljørestriksjoner påvirker fortjenesten til vannkraftprodusenten, og betydningen av forbedret modellering av slike restriksjoner i produksjonsplanleggingen. Resultatene fra de utviklede modellene viser hvordan det kan være økonomisk lønnsomt for produsenten å planlegge for myke magasinrestriksjoner, særlig hvis det er flere høyprisperioder om våren/ sommeren. 

Den andre modellen brukes for å se på hvordan miljørestriksjoner for vannkraft påvirker fleksibiliteten for kraftproduksjonen i et mindre, vannkraftdominert område. Resultater viste her at ulike restriksjoner påvirker systemets evne til å møte etterspørselen etter kraft og krav til reservekapasitet på våren. I systemer med begrenset alternativ til tilgjengelig fleksibilitet kan denne type restriksjoner føre til fleksibilitetsutfordringer i denne perioden.

Økt kunnskap og bedre planlegging

Resultatene fra forskningen gir bedre kunnskap om hvordan tilstandsavhengige miljørestriksjoner påvirker verdien på vannet, og at det under visse omstendigheter kan være en betydelig økonomisk lønnsomhet for produsenter å planlegge for myke magasinrestriksjoner.

Med store endringer i kraftsystemet på grunn av en betydelig tilførsel av ikke-regulerbar vind- og solkraft, kan det framover bli flere høyprisperioder i løpet av restriksjonsperioden, som kan være lønnsomme for produsentene å kunne ta høyde for i planleggingen av produksjonen.

Figuren viser simulert magasinnivå over mange ulike scenarioer med myk magasinrestriksjon for en case hvor det er høye strømpriser i restriksjonsperioden (vår/sommer). Magasinfylling når det ikke planlegges for restriksjonen i forkant er gitt i grått (ResFillSim) og når det planlegges for restriksjonen i rødt (ResFill). Ønsket vannivå (grense) er gitt i svart. Under gjeldene prisantakelser oppfylles restriksjonen (ønsket vannivå) tidligere når det planlegges for restriksjonen i forkant.  

Kontakt

Linn Emelie Schäffer, SINTEF Energi

Prosjektinfo

Prosjektnavn:
Environmental constraints in stochastic hydropower scheduling for long planning horizons

Varighet:
2020-2023

Arbeidspakke i HydroCen:
Marked og tjenester

Partnere

Publikasjoner

Håndbøker og verktøy

Nyhetsbrev fra HydroCen

|