211service.com
Planlægning af vindkraft
Efterhånden som vindkraft bliver mere almindelig, bliver dens uforudsigelighed mere et problem. Pludselige fald i vindhastigheden kan få netoperatørerne til at kæmpe for at dække manglen og endda forårsage strømafbrydelser; uventede overspændinger kan lade konventionelle kraftværker gå i tomgang, medføre omkostninger og udspy forurening uden formål.
Moden til høsten: Elnetoperatører bruger vind-anemometre og vejrstationer installeret ved vindmølleparker til at forudsige vindkraftproduktion timer eller dage i forvejen.
For at løse problemet kombinerer elnetoperatører hyperlokale meteorologiske data og kunstig intelligens for at forudsige, hvornår de vindmøller, der er installeret på deres netværk, vil vende. Denne måned, New Yorks uafhængige systemoperatør (NYISO) annoncerede planer om at integrere vindmodellering i sine netkontrolordninger inden sommeren, og Electric Reliability Council i Texas (ERCOT) planlægger at starte et lignende system til sommer, hvis ikke før. California Independent System Operator (Cal-ISO) planlægger i mellemtiden at udvide et prognoseprogram, der allerede dækker omkring en fjerdedel af statens vindkraftkapacitet.
Det, der gør disse modelleringssystemer nøjagtige og overkommelige, er realtidsdata leveret af vindmølleparkerne selv: vindhastighed og -retning plus i mange tilfælde lokal temperatur, barometertryk og fugtighed. Virksomheder, der specialiserer sig i vejrmodellering, leverer software, der over tid lærer at korrelere disse data med strømudgang og genkende de vejrforhold, der signalerer mere eller mindre strømudgang i den nærmeste fremtid. Et af disse firmaer, Albany's AWS Truewind , arbejder med Californien, New York og Texas, men dets konkurrenter inkluderer 3-trins miljøprognosegruppe ; Garrad Hassan , i Det Forenede Kongerige; og WindLogics , baseret i St. Paul.
Da vindmølleparker var mindre almindelige, kunne netcontrollere i det væsentlige ignorere deres varierende output, da det næsten ikke kunne skelnes fra naturlige udsving i forbrugernes brug. At drosle konventionelle kraftværker op eller ned holdt udbud og efterspørgsel i balance. Men de dage går hurtigt. Tag NYISO, som stort set ingen vindkraft havde at kæmpe med for fem år siden. I dag har den mere end 500 megawatt på nettet og forslag, der afventer, der vil skubbe det til næsten 7.000 megawatt. Det er omkring 17 procent af dens nuværende magtbase.
Texas, som havde 4.446 megawatt vind på sit elnet ved udgangen af 2007 – mere end nogen anden stat – har allerede opdaget, hvad storskala vindenergi ebbe og flod kan gøre, hvis controllere ikke holder øje. Vi har haft nogle tilfælde for nylig, hvor vi enten har haft nogle meget høje priser på det kortsigtede marked på grund af vores manglende evne til at forudsige vinden, eller hvor vi faktisk har været nødt til at erklære nødsituationer, fordi vi var bekymrede over pålidelighed, i del, fordi vi ikke kunne se, hvor meget vind der var på systemet, siger Jess Totten, direktør for elektrisk industritilsyn for Texas's Public Utility Commission.
Et kraftigt fald i vindkraft blev nævnt som en væsentlig årsag til nødstrømafbrydelser bestilt af ERCOT om aftenen den 26. februar, for eksempel. Forbrugerne trak langt mere strøm, end ERCOT havde forventet, og adskillige konventionelle kraftværker kørte ikke som planlagt, men manglen på vindkraft var dråben.
Ironisk nok forudsagde et vindprognosepilotprojekt, som ERCOT havde iværksat med AWS Truewind, vindfaldet mere end en dag tidligere. Systemoperatørerne vidste ikke, at det ville komme, men det gjorde prognosemagerne, hvilket er lidt frustrerende, siger Michael Goggin, analytiker for elektrisk industri for American Wind Energy Association, en handelsgruppe i Washington, DC. De gik bare ikke over til den rigtige person. Hvis de havde integreret det i deres systemdrift, ville tingene være gået meget anderledes.
Sådanne prognoser vil blive langt mere kritiske. Tidligere på måneden, en rapport af General Electric, bestilt af staten, forudsagde, at når Texass vindkapacitet rammer 15.000 megawatt, vil vindinducerede strømfald i størrelsesordenen 2.400 megawatt på mindre end en halv time være en årlig begivenhed. For sammenhængen var det fald, der fangede operatørerne den 26. februar, kun 80 megawatt.
Forecasting er ikke kun en måde at sikre systemets pålidelighed på. Cal-ISO og California Energy Commission har fastslået, at det også er afgørende at minimere omkostningerne og samtidig opnå de forureningsreduktioner, der forventes af statens vedvarende porteføljestandard, som kræver, at forsyningsselskaber skal hente 20 procent af deres strøm fra vedvarende kilder inden 2010, og 33 procent pr. 2020. Cal-ISO skal beskytte sig mod mangel på vindkraft ved at indgå kontrakter om reservekraft med konventionelle kraftværker på sit netværk. For at give effektiv backup vil nogle af disse konventionelle anlæg skulle stå i tomgang, hvilket genererer forurening, selvom de aldrig bliver bedt om at levere megawatt. Bedre vindprognoser vil sikre, at færre af disse backup-anlæg skal geare op i første omgang.
Cal-ISO planlægger at styrke sit nuværende vindprognosesystem, som forudsiger vindkraft i løbet af den næste time, så det inkluderer en prognose for den kommende dag - den tidsskala, hvorpå den indgår kontrakter om reservekraft. At strække prognoser til en dag vil sandsynligvis øge deres gennemsnitlige fejlrate til 15 procent eller mere, sammenlignet med 7 procent eller mindre for en en-til-fire-timers prognose, ifølge tal leveret af AWS Truewind. Men rapporter udarbejdet af staten i 2007 tyder på, at selv relativt unøjagtige day-ahead-prognoser kan gøre en stor forskel.
Hvis der forudses 5.000 megawatt vindkraft, vil en fejl på 20 procent betyde, at vindmølleparker faktisk vil levere et sted mellem 4.000 og 6.000 megawatt strøm. I dette tilfælde vil Cal-ISOs reservestrømordre rutinemæssigt være 1.000 megawatt for høj eller for lav. Men uden en prognose ville backup-ordren altid være mindst 4.000 megawatt for høj.