Lär dig mer om hur elkvaliteten förändras i framtidens elsystem

Hur påverkas elkvaliteten av den pågående omställningen av elsystemet? Vilka utmaningar uppstår och hur arbetar akademi och näringsliv för att lösa dessa? Det här är några av de frågeställningar som diskuterades på senaste SamspEL Arena.

Elkvalitet är ett begrepp som innefattar många aspekter som ska till för en störningsfri elleverans, däribland övertoner, transienter, flimmer och ett antal olika typer av spänningsstörningar. Med en förändrad produktionsmix och nya typer av laster får vi nya förutsättningar för driften av elsystemet och elkvaliteten kan påverkas av bland annat mycket kraftelektronik i elnätet. På det senaste seminariet inom SamspEL Arena diskuterades dessa frågor gemensamt med branschen och akademin.

Fredrik Lundström från Energimyndigheten gav några inledande och tankeväckande perspektiv kring begreppet kvalitet, och bjöd tillsammans med dagens moderator, Lina Bertling Tjernberg, på en liten framtidsspaning. De lyfte fram att vi lär oss att ställa krav och att differentiera mellan olika behov med hjälp av tekniken. Sverige ligger i framkant inom många av dessa forskningsområden och kan bidra med kunskap även till övriga världen.

Ambra Sannino från DNV berättade lite om hur problembilden har förändrats genom åren. Vi har fått in mycket mer kraftelektronik, vilket ger fördelar som att vi kan driva exempelvis motorer effektivare och integrera småskalig produktion. Kraftelektroniken har dock blivit mer distribuerad, vilket gör att kompabilitetsproblemen blir mer utspridda. Hon berättade även om en underlagsrapport som DNV tagit fram på uppdrag av Ei inför revisionen av reglerna kring spänningskvalitet i elnätet.

Under webbinariet presenterade två forskningsprojekt, från Chalmers respektive företaget Independent Insulation Group, sina resultat om hur elkvaliteten påverkas i ett system under förändring, samt hur vi kan mäta den och analysera den. 

Forskningen på Chalmers undersöker vilka indikatorer som ska användas för att utvärdera nätstyrkan i elsystemet, när storskalig synkron kraftproduktion utgör en mindre andel av systemet och mängden enheter som använder kraftelektronik, såsom solceller, vindkraftverk och HVDC, ökar. Peiyuan Chen representerade projektet och problematiserade lite kring att vi idag utvärderar elkvalitet utifrån parametrar som kanske inte är helt relevanta i framtidens elnät. Som exempel lyfte han att vi kanske har mindre inertia i ett system med mer variabel, förnybar produktion, men å andra sidan ger kraftelektroniken kanske bättre möjlighet att kontrollera olika parametrar.

Från företaget Independent Insulation Group deltog Oscar Lennerhag, som poängterade att de förändringar som sker i elsystemet idag också ger större osäkerheter, vilket leder till ett behov av nya beräkningsverktyg. Det gäller, förutom de ovan nämnda trenderna med mer kraftelektronik och mer förnybart, även förändringar i lasten hos kunderna och i andelen kablar på högre spänningsnivåer. Oscar poängterade också att det är viktigt att akademin kan få tillgång till bra indata för att kunna göra studier som är relevanta för industrin. Detta kan vara en utmaning idag, delvis på grund av sekretess, och detta är ett område där industri och forskning behöver bli bättre på att samverka.

På webbinariet deltog även Vattenfall Eldistribution med elnätsägarens perspektiv. Yvonne Ruwaida berättade om nya utmaningar i framtidens elnät; som mer kraftelektronik, laster som varierar på ett sätt som vi inte är vana vid, flöden som går åt olika håll, gränsvärden som sätts för elektronik i andra länder och inte är kompatibla med de parametrar för elkvalitet som vi har i Sverige. Vi har också en annan typ av elnät i Sverige, vilket gör att de diskussioner om elkvalitet som förs i övriga Europa inte alltid är helt relevanta för Sveriges del. Sammanfattningsvis konstaterade Yvonne att framtidens elnät är mer komplext, vilket påverkar även hur man ser på elkvalitetsfrågorna. Vattenfall har börjat jobba mer proaktivt med frågan, bland annat med mer insamling och övervakning av elkvalitetsdata och bättre mätare. På så sätt har de, trots ökad komplexitet i systemet, halverat sina elkvalitetsärenden på sju år. De ärenden som finns kvar är dock ofta mer komplexa och brådskande.

Dagen avslutades med en paneldiskussion med alla talare och panelen lyfte bland annat att vi traditionellt har haft relativt bra elkvalitet i Sverige, vilket gör att kunskapen är ganska låg om problemet. De stora utmaningarna som panelen pekade ut var att vi får mer kabel, mer distribuerad förnybar energi, förändrade flöden som påverkar de analyser som tidigare gjorts av elnätet och ökad komplexitet. Spänningsvariationer och resonans i höga övertoner var teknikområden som pekades ut som mest problematiska i framtiden. Kundernas beteende och behov förändras också med nya apparater och laster som kommer in i hemmen.

Sammanfattningsvis var de viktigaste medskicken från dagen att elsystemet blir mer komplext och att problematiken kring elkvalitet förändras. Det finns flera nya perspektiv på elkvalitet som behöver beaktas - vissa problem minskar och vissa ökar, samtidigt som osäkerheterna blir större. I ljuset av dessa förändringar är det viktigt att jobba med standarder och uppdatera vilka parametrar vi mäter på och hur vi utvärderar dem.

Material från seminariet:
* Se seminariet på Power Circles YouTube-kanal >
* Ta del av Fredrik Lundströms presentation >
* Ta del av Ambra Sanninos presentation >
* Ta del av Peiyuan Chens presentation >
* Ta del av Oscar Lenner presentation >
* Ta del av Yvonne Ruwaidas presentation >

På Framtidenselsystem.se finns mer information om de olika forskningsprojekten inom forsknings- och innovationsprogrammet SamspEL.

SamspEL Arena är en del av ett bredare uppdrag som Power Circle utför för Energimyndigheten, som syftar till att nyttiggöra och sprida kunskap från forsknings- och innovationsprogrammet SamspEL, som samlar Energimyndighetens insatser på elsystemområdet. Tidigare SamspEL Arena kan ses på Power Circles YouTube, om teman som flexibilitet, solel och elnätets digitalisering.