Klima-, Energi- og Forsyningsudvalget 2019-20
KEF Alm.del Bilag 99
Offentligt
2114241_0001.png
TEKNISKE KONKLUSIONER
Teknisk redegørelse for Vestkyst-projekterne
Eksperthøring den 21. november 2019
1
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0002.png
PROGRAM
RAMMEN FOR DEN TEKNISKE REDEGØRELSE
v. Henrik Riis
Adm. direktør, Energinet Eltransmission A/S
KABELTEKNOLOGI
v. Christian Frank Flytkjær
Afdelingsleder for Netanalyse
Civilingeniør og Ph.D.
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0003.png
PROJEKTERNE
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0004.png
FORVENTET VE-UDBYGNING FREM MOD 2035
HURTIGERE VE-UDBYGNING END FORUDSET
.
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0005.png
DEN STILLEDE OPGAVE
AT UNDERSØGE TRANSMISSIONSALTERNATIVER TIL 400 KV-LUFTLEDNINGER
150 KV- ELLER
220 KV-KABLER
Alternativ E
Perspektiver for
anvendelse af 150 kV-
eller 220 kV-kabelanlæg
JÆVNSTRØM
Alternativ F
Perspektiver for
anvendelse af jævn-
strømsforbindelser (HVDC)
med udlægning af
nødvendige kabelanlæg
på land eller til havs
400 KV KABLER
Alternativ A
10 % kabellægning
Alternativ B
15 % kabellægning
Alternativ C
50 % kabellægning
Alternativ D
100 % kabellægning
5
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0006.png
DE UNDERSØGTE ALTERNATIVER
6
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0007.png
DEFINITION AF BEGREBET TEKNISK MULIGT
Anvendt i forbindelse med Energinets tekniske redegørelse
Med begrebet
teknisk muligt
menes:
•
•
•
At anlægget med meget stor sandsynlighed vil virke, når det tages i drift
At anlægget forventes at have en rimelig teknisk levetid
At anlægget kan stå færdigt til rette tid (2023)
7
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0008.png
150 KV- OG 220 KV-KABELLØSNINGER
Risiko for overbelastning af det eksisterende net og manglende fremtidssikring
•
Lav overføringsevne i forhold til behovet
– både her og nu og i fremtiden med den
stigende VE-udbygning
•
Store udfordringer med styring af
energiflowet mellem forskellige
spændingsniveauer
•
Behov for omfattende netudbygning og
omstrukturering af elnettet i Jylland
kombineret med kompleks styring og
regulering
8
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0009.png
JÆVNSTRØMSFORBINDELSER
Risiko for driftsforstyrrelser og udfald på grund af kompleks styring og regulering
•
Erfaringer med HVDC multiterminal-
forbindelser er meget begrænset
•
Integration af en systembærende
jævnstrømsforbindelse i et eksisterende
vekselstrømsnet gør driften meget
kompleks
•
Nye kontrol- og reguleringsfunktioner skal
først udvikles – og der er ingen kendte
referenceprojekter på verdensplan
9
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0010.png
DE UNDERSØGTE ALTERNATIVER
10
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0011.png
TEKNOLOGI-
MODENHED
Anvendelse af 400 kV-kabler i
eltransmissionssystemer
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0012.png
KONKLUSIONER
Der redegøres for, at:
•
Energinet både historisk og i dag er med til at drive udviklingen på kabelområdet
•
15 % er en progressiv øvre grænse for anvendelsen af kabel i projekterne
•
Kabellægning over 15 % vil medføre uacceptable risici for det danske elsystem
12
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0013.png
PROJEKTERNE
Mængden af luftledning og kabel
Kabel Jylland/Fyn 2019: 111 km
Kabelandel
Kabel I elsystemet
10 %
69 km
15 %
104 km
50 %
346 km
100 %
693 km
13
System-km efter omkobling af system 2 på EDR-IDU i 2026
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0014.png
INTERNATIONAL ERFARING
Længste kabelanlæg i drift
120
Tracé
System
Længde [km]
•
Med 15 % eller 104 system-km, bliver
projektet et af de projekter i verden, hvor
mest 400 kV kabel etableres på en gang
100
80
60
40
20
0
*Bemærk at kabelstykkerne summeres for vestkyst-alternativet
og datagrundlaget er fra 2017
14
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0015.png
INTERNATIONAL ERFARING
Teoretisk sammenligning med Vestkysten
800
Tracé
700
Længde [km]
600
500
400
300
200
100
0
System
•
Teoretisk grafisk fremstilling af mængden af
kabel, hvis hele projektet blev gravet ned
*Bemærk at datagrundlaget er fra 2017
15
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0016.png
UDENLANDSKE NETUDBYGNINGSPROJEKTER
Irske og belgiske rapporter om transmissionsalternativer
Konklusioner fra Irland
Konklusioner fra Belgien
2012
2018
2019
•
“Complete AC undergrounding is not viable; partial
undergrounding is possible but with a limited total
length of undergrounded sections.”
“Evidence was seen that it was not technical
acceptable to install a 10 km 400 kV UGC on the
Grid West circuit”
•
•
Kombinationen af disse resulterer i en afstand af
8 kilometer, svarende til 48 km kabel i elsystemet*
Det vides i dag ikke, hvordan disse kabler vil opføre
sig ved tilslutning til elsystemet, og derfor kan stabil
drift af nettet ikke garanteres med denne løsning.*
*Oversat fra Hollandsk
16
•
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0017.png
SYSTEMINTEGRATION AF
400 KV KABLER
Et varmt forskningsemne
•
DANPAC gennemførte fra 2010-2015 et
egenfinansieret forsknings og udviklingsprojekt med
fokus på systemintegration af højspændingskabler
(2010-2015)
•
Energinet har i 2019 opstartet et nyt 5 årigt
DANPAC-projekt, der skal bygge videre på det første
Erfaring
Viden om luftledninger
Viden om kabler
Teknologiens modenhed
Forskning
17
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0018.png
ANALYSERESULTATER
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0019.png
ELKVALITET
Rapportresultater
•
Erfaringer fra det danske elsystem har vist, at
idriftsættelse af selv kortere 400 kV kabler har medført
forstærkning af harmonisk baggrundsforvrængning
11. harmoniske overtonespænding målt ved Trige og Fraugde
19
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0020.png
ELKVALITET
Rapportresultater
•
Erfaringer fra det danske elsystem har vist, at
idriftsættelse af selv kortere 400 kV kabler har medført
forstærkning af harmonisk baggrundsforvrængning
400 kV før og efter idriftsættelse af de 14 km lange Vejle-ådal kabler.
20
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0021.png
SPÆNDINGSKVALITET
Rapportresultater
Dataopsamling og behandling
Repræsentation af kilder
����(ℎ) =
���� (ℎ)
Systemrepræsentation
Komponentrepræsentation
Beregning af effekt af kabel
���� ℎ
= ���� ℎ
ø
⋅ ���� ℎ
21
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0022.png
ELKVALITET
Rapportresultater
Handling krævet
Handling muligvis krævet
Ingen handling krævet
Harmoniske overtoner
5 7
11 13
22
10% kabel
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0023.png
ELKVALITET
Rapportresultater ved 10% kabel
•
Alle fire alternativer giver anledning til forstærkning
•
Alternativ A og B giver “lokal” forstærkning
•
Alternativ C og D leder til væsentlig forstærkning i alle
stationer inkluderet I analysen
•
Der er ikke væsentlige forskelle mellem alternative C og D
Handling krævet
Handling muligvis krævet
Ingen handling krævet
Harmoniske overtoner
5 7
11 13
23
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0024.png
ELKVALITET
Rapportresultater ved 15% kabel
•
Alle fire alternativer giver anledning til forstærkning
•
Alternativ A og B giver “lokal” forstærkning
•
Alternativ C og D leder til væsentlig forstærkning i alle
stationer inkluderet I analysen
•
Der er ikke væsentlige forskelle mellem alternative C og D
Handling krævet
Handling muligvis krævet
Ingen handling krævet
Harmoniske overtoner
5 7
11 13
24
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0025.png
ELKVALITET
Rapportresultater ved 50% kabel
•
Alle fire alternativer giver anledning til forstærkning
•
Alternativ A og B giver “lokal” forstærkning
•
Alternativ C og D leder til væsentlig forstærkning i alle
stationer inkluderet I analysen
•
Der er ikke væsentlige forskelle mellem alternative C og D
Handling krævet
Handling muligvis krævet
Ingen handling krævet
Harmoniske overtoner
5 7
11 13
25
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0026.png
ELKVALITET
Rapportresultater ved 100% kabel
•
Alle fire alternativer giver anledning til forstærkning
•
Alternativ A og B giver “lokal” forstærkning
•
Alternativ C og D leder til væsentlig forstærkning i alle
stationer inkluderet I analysen
•
Der er ikke væsentlige forskelle mellem alternative C og D
Handling krævet
Handling muligvis krævet
Ingen handling krævet
Harmoniske overtoner
5 7
11 13
26
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0027.png
YDERLIGERE VURDERINGER
Rapportresultater
Reaktiv kompensering
Resonansoverspændinger
Drift og vedligehold
*
*
* Igangværende udviklingsindsats
27
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0028.png
KONKLUSIONEN ER EN SAMLET RISIKOVURDERING
15% kabellægning er en progressiv øvre grænse - over 15% vil medføre uacceptable risici
Reaktiv
kompensering
Resonans-
overspændinger
Drift og
vedligehold
Erfaring
Elkvalitet
28
 KEF, Alm.del - 2019-20 - Bilag 99: Præsentationer fra teknisk høring den 21/11-19 om kabellægning af højspændingsforbindelse i Vestjylland
2114241_0029.png
REFERENCER
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
International Expert Commission, B. Normak, R. Belmans, O. H. Hoelsaeter, “Meath-Tyrone Report, August-November 2011”, January 2012
N. Cunniffe, M. Val Escudero, A. Masoldo, E. Fagan, M. Norton, C. Ellis, “Investigating the Methodology and Implications of Implementing Long HVAC
Cables in the Ireland and Northern Ireland Power System”, Cigré Paris Session 2016
C.F. Jensen, Ł. H. KOCEWIAK, Z. EMIN, ”Amplification of Harmonic Background Distortion in Wind Power Plants with Long High Voltage Connections”,
Cigré Paris session 2016*
Best Paper
C.F. Jensen, “Harmonic Background Amplification in Long Asymmetrical High Voltage Cable Systems”, Electric Power Systems Research (EPSR) Special
IPST 2017*
Best Paper
CIGRE,“Implementation of long AC HV and EHV Cable Systems” CIGRÈ TB 680 WG B1.47 2017
F. Barakou, C. F Jensen, G. Lietz, M. VAL Escudero, “Impact of uncertainties in HVAC cable modelling on transmission system harmonic behavior”,
CIGRÈ 2018 Paris session
International Expert Commission, B. Normak, R. Belmans, K. Bell, “Independent study to examine the technical feasibility and cost of undergrounding
the North-South Interconnector Update by the International Expert Commission”, April 2018
J. B. Kwon, D. M. Perez, C. S. Hansen, C. F. Flytkjær, “Electromagnetic Transient (EMT) studies of Kriegers Flak Combined Grid Solution system”, Cigré
Aalborg 2019
D.H. MILLS, Z. EMIN, D. O’BRIEN, M. VAL ESCUDERO, C. F. JENSEN, “Calculation Method Selection for Harmonic Voltage Distortion Gains”, Cigré
Aalborg 2019
10. Elia, “Technologiestudie”, February 2019
11. J. B. Kwon, C. S. Hansen, C. F. Flytkjær, ”System-wide amplification of background harmonics due to integration of high voltage power cables”, Abstract
Cigré Paris session 2020
29