Reguleringsmyndigheten for energi (RME) i NVE har nå lagt frem rapporten Driften av kraftsystemet 2020. Den bygger på egne analyser i NVE, samt på Statnett-rapporten Rapport fra systemansvarlig 2020 som Europower tidligere har fått delvis innsyn i.
I RME-rapporten gis det en gjennomgang av driftsåret 2020, og et av temaene den tar for seg er frekvenskvaliteten i strømnettet.
– De siste årene har det kommet mer uregulerbar kraftproduksjon, som for eksempel vind, samt flere mellomlandsforbindelser inn i det nordiske kraftsystemet, som har bidratt til gradvis flere minutter med avvik i frekvensen, skriver RME i pressemeldingen der de presenterer rapporten.
Frekvensen i det nordiske strømnettet må ligge på omtrent 50 hertz (Hz). Dersom den går under 49,9 Hz eller over 50,1 Hz er det et avvik som kan føre til problemer som i verste fall ødelegger utstyr og fører til strømbrudd. Når det er frekvensavvik må det brukes reserver som egentlig skal stå klare til å håndtere eventuelle feilsituasjoner. Det betyr at hvert minutt med frekvensavvik reduserer nettets evne til å takle eventuelle feil som kan forårsake strømbrudd.
Under 10.000 minutter med frekvensavvik
Selv om frekvensavvik i rapporten presenteres som en stadig større utfordring som RME og Statnett følger nøye med på, var tallene for i fjor bedre enn de har vært på mange år.
– I 2020 ble det registrert 9.693 minutter med frekvensavvik i Norden. Dette er først gang siden 2009 at TSOene i Norden når målet om maksimalt 10.000 minutter med avvik, skriver RME.
TSO er en forkortelse for Transmission System Operator, og det er beskrivelsen av hvem som er systemansvarlig for nettet. I Norge er det Statnett. Det innebærer blant annet ansvaret for at frekvensen holder seg stabil.
Det at frekvensavvikene gikk ned i fjor er en god nyhet, men forklaringen på nedgangen ligger i svært gunstige forhold i 2020.
– Antall minutter med frekvensavvik vil påvirkes av forholdene i kraftsystemet som hydrologisk balanse og kapasitet på mellomlandsforbindelser. I 2020 var det mer stabil eksport på mellomlandsforbindelsene som resulterte i mindre flytendringer. Dette førte videre til færre store endringer i produksjonen, skriver RME.
Roterende masse fra vannkraften redder frekvensen
Det som skiller strømnettet fra de fleste andre markeder, er at strømmen må produseres samtidig som den brukes. Det er krevende når behovet kan variere raskt og mye, men her drar strømnettet nytte av store mengder såkalt roterende masse.
Roterende masse er en samlebetegnelse for fysiske roterende objekter i kraftproduksjonen som gjennom sin motstand og treghet mot bidrar til å motvirke store og plutselige ubalanser i nettet.
– Mer roterende masse fører til at frekvensen endrer seg saktere ved en ubalanse mellom forbruk og produksjon. Roterende masse forbindes som regel med store roterende maskiner, typisk i vannkraftverk i Norge og kjernekraftverk i Europa. På grunn av omformeranlegg mellom vindturbiner og kraftnettet, bidrar ikke vindparker med roterende masse, forklarer RME i rapporten.
Dette er en av grunnene til at frekvensavvikene gikk ned i 2020. For takket være mye vann i vannmagasinene, kunne vannkraftverkene bidra med mer enn nok roterende masse.
Ifølge rapporten kreves det omtrent 140 GWs med roterende masse for å håndtere det største såkalt dimensjonerende utfallet som kan skje. Med det menes den største enkelthendelsen som kan føre til at det nordiske strømnettet plutselig kommer i ubalanse.
Et eventuelt utfall av Oskarshamn 3, kjernekraftverket i Sør-Øst Sverige, er oppført som den største mulige enkelthendelsen. Det har en ytelse på 1.450 MW som må dekkes opp hvis det plutselig slutter å levere strøm til nettet.
På det laveste var roterende masse i Norden nede på 119,7 GWs i løpet av fjoråret. Det betyr at strømnettet på de tidspunktene ikke hadde nok tilgjengelig kapasitet til å håndtere en slik hendelse. I Norge var den roterende massen nede i 23 GWs på det laveste, og på sitt høyeste tippet det så vidt over 100 GWs.
Statnett opplyser at mengden roterende masse i det nordiske strømnettet er nedadgående, men de forventer at det i de kommende årene vil være innenfor det de kan håndtere gjennom tilgjengelige reserver og tiltak. Det får imidlertid ikke problemet til å forsvinne.
– Generelt betyr lavere roterende masse at systemet er mindre motstandsdyktig mot forstyrrelser, noe som vil resultere i økte frekvensvariasjoner, skriver NVE.
Mer krevende å drifte strømnettet fremover
I rapporten slås det likevel fast at det vil bli mer krevende å holde frekvensavvikene på et lavt nivå i årene fremover. Det er det flere årsaker til.
– De kommende årene forventes det at endringer i Nordens produksjonsmiks, økt utnyttelse av nettkapasitet, økt integrering av det Europeiske balansemarkedet og balansering nærmere sanntid vil fortsette å presse frekvenskvaliteten. Systemansvarlig rapporterer i tillegg at økt kapasitet til utlandet i 2021, med idriftsettelsen av nye utlandskabler, vil utfordre nedgangen i tiden fremover, skriver RME i rapporten.
Denne nøkterne språkbruken er gjennomgående i både RME-rapporten og Statnett-rapporten, men konklusjonen fremstår likevel som klar. Det er allerede krevende å holde strømnettet i balanse, og det blir stadig mer utfordrende.
Frekvensavvik innenfor markedets inndelte timer
Verst er det i timene rundt midnatt. Ifølge rapporten er det flest avvik rundt klokken 23:00, 24:00 og 01:00. Det er fordi prognosene for produksjon, forbruk og utveksling settes for et døgn av gangen.
Det er også noen utfordringer knyttet til overgangene mellom timene. På kraftbørsen Nord Pool settes i dag prisen fra time til time gjennom det kommende døgnet, og som en del av det settes det også opp prognoser for produksjonen, forbruket og utveksling av strøm på tvers av elspotområdene.
– Produksjon og flyt på mellomlandsforbindelser planlegges og endres etter timesoppløsningen i energimarkedene, mens energiforbruket endres løpende gjennom timene i døgnet. Dette fører til ubalanse mellom produksjon, utveksling og forbruk innad i timen og gir strukturelle ubalanser i kraftsystemet, skriver RME i rapporten.
For å håndtere de overgangene best mulig tilbyr Statnett som systemansvarlig noe som kalles produksjonsglatting til konsesjonærer med fleksibel kraftproduksjon. Det er en frivillig ordning der det jevnlig er forandringene fra time til time som er større enn 200 MW. Denne produksjonsglattingen utgjorde 122,63 GWh som ble forflyttet på denne måten gjennom fjoråret. Kostnadene knyttet til dette utgjorde totalt beskjedne tre millioner kroner i 2020.
Som systemansvarlig har Statnett også muligheten til å kreve at kraftprodusentene planlegger sin produksjon ned til kvartersintervaller, og at de kan forflytte planlagt produksjonsendring med inntil 15 minutter tidligere eller senere.
Sårbart ved tørre år og høyt kraftforbruk
Rapporten slår fast at det står bra til med det norske strømnettet, og at energisikkerheten vurderes som god. Det begrunnes med overskudd på kraftbalansen i år med normale temperaturer og nedbørsmengder.
Samtidig påpekes det at tilgangen på energi i det norske kraftsystemet er avhengig av nedbørsmengden, og at strømforbruket er sterkt knyttet opp mot temperaturene.
– Norges energiforsyning er derfor sårbar for en kombinasjon av tørre og kalde år med dårlig energitilgang og høyt kraftforbruk, heter det i rapporten.
I år med lite nedbør vil det bli mindre vannkraft, og dermed mindre roterende masse. Det vil gå utover evnen til å unngå frekvensavvik ved plutselige endringer i kraftproduksjonen eller strømforbruket. Her kan ikke solenergien eller vindkraften bidra, og det hjelper heller ikke at det samtidig blir mindre kjernekraft i Norden.
– Utfasing av kjernekraft og innfasing av ny fornybar gjør at mengden roterende masse i kraftsystemet avtar, skriver RME.
Kombinert med økt utnyttelse av strømnettet, flere utenlandsforbindelser og en mer variert produksjonsmiks, fører dette til at Statnett får en mer krevende oppgave i årene fremover.
Høy leveransekvalitet i 2020
Samtidig er det på sin plass å poengtere at det norske strømnettet har vært og fortsatt er svært stabilt. Ifølge rapporten var leveransekvaliteten på 99,985 prosent i 2020, og det er over gjennomsnittet de siste 20 årene. De fleste forstyrrelsene i strømnettet skyldes det norske været og den norske naturen. De fleste driftsforstyrrelsene skyldes trefall, vegetasjon, vind og lyn.
