Data-Driven Operation and Control of Power Systems

Hovedmålet til prosjektet er å utforske mulighetene som ligger i stordataanalyse, systemidentifikasjon og avansert reguleringsteknikk for å i større grad drifte et framtidig grønt kraftsystem mer optimalt og sikkert. Verdens energibehov er økende. En nøkkelutfordring i møte med dette og klimaendringer er økt bruk av fornybare energikilder som vann-, sol- og vindkraft. Økende integrasjon av fornybare kilder endrer dynamikken i kraftsystemet. Kraftsystemet må til enhver tid være balansert, altså at produksjon og forbruk er like store. I Norden løses grovbalanseringa gjennom en serie markedsklareringer på kraftbørs. Ubalanser som oppstår innenfor hver driftstime løses ved å benytte såkalte frekvensreserver. En av hovedutfordringene med et mer fornybarbasert kraftsystem er den reduserte forutsigbarheten og regulerbarheten kilder som sol- og vindkraft introduserer. Ikke bare har disse kildene redusert reguleringsevne sammenlignet med konvensjonelle kraftanlegg som magasinert vannkraft og termiske kraftverk, men de reduserer også systemets treghet og gjør det mer utsatt for ubalanser. De nordiske systemkravene spesifiserer hvordan riktige og nok frekvensreserver skal benyttes for å gi sikker systemdrift. Reservene leveres imidlertid av enheter med ulike karakteristikker, noe som introduserer en usikkerhet i systemets aggregerte respons på ubalanser. For å kunne styre et kraftsystem med lavere treghet og mer volatil produksjon kreves mer nøyaktige og robuste driftsstrategier. Foreslåtte løsninger er mer robust regulering av de individuelle frekvensreservene (for eksempel et spesifikt vannkraftverk) og mer avansert regulering på systemnivå. Det identifiserte kunnskapshullet i denne konteksten er hvordan man skal drifte frekvensreserver optimalt og robust for et framtidig lav-treghets-system, samtidig som man tar høyde for modelleringsusikkerhet. Gode modeller for stabilitetsanalyse og regulatordesign blir da avgjørende.

En av hovedutfordringene med et mer fornybarbasert kraftsystem er den reduserte forutsigbarheten og regulerbarheten kilder som sol- og vindkraft (enheter med kraftelektronikkgrensesnitt mot systemet) introduserer. Ikke bare har disse kildene redusert reguleringsevne sammenlignet med konvensjonelle kraftanlegg som magasinert vannkraft og termiske kraftverk, men de reduserer også systemets treghet og gjør det mer utsatt for ubalanser. Samtidig er implementeringen av slike kilder, sammen med tettere europeisk integrasjon, avgjørende for å muliggjøre en utslippsfri energisektor. For å unngå overdimensjonering og kostbare investeringer, samtidig som man opprettholder systemstabilitet, må kraftsystemet driftes nærmere tålegrensene sine. Det nordiske kraftsystemet benytter i dag frekvensreserver som leveres av enheter med ulike karakteristikker, noe som introduserer en betydelig usikkerhet i systemets aggregerte respons på ubalanser. For å kunne styre et kraftsystem med lavere treghet og mer volatil produksjon kreves mer nøyaktige og robuste driftsstrategier. Dagens utnyttelse av frekvensreserver lider under manglene situasjonsforståelse og robusthet. Foreslåtte løsninger er mer robust regulering av de individuelle frekvensreservene (for eksempel et spesifikt vannkraftverk) og mer avansert regulering på systemnivå. Det identifiserte kunnskapshullet i denne konteksten er hvordan man skal drifte frekvensreserver optimalt og robust for et framtidig lav-treghets-system, samtidig som man tar høyde for modelleringsusikkerhet. Gode modeller for stabilitetsanalyse og regulatordesign blir da avgjørende. Hovedmålet til prosjektet blir da å utforske mulighetene som ligger i stordataanalyse, systemidentifikasjon og avansert reguleringsteknikk for å i større grad drifte et framtidig grønt kraftsystem mer optimalt og sikkert.