Energiomställningen och de framtida utvecklingsutsikterna för elektriska distributionsnät utmanar nätoperatörernas driftstöd. Tommi Lähdeaho, Head of Asset Management på finska elbolaget Elenia, och Heikki Paananen, Head of Operations, diskuterar trenderna i branschen och förväntningarna på framtidens driftstöd. Matti Syyrakki, som är ansvarig för Trimbles operativsystem, kommer att förklara hur dessa förväntningar kan uppfyllas i framtiden.
Eldistributionen kommer att spela en viktig roll i energiomställningen. Nätet och dess dynamik förändras, och den traditionella modellen med el från stora produktionsenheter till kunden förändras snabbt. Tommi Lähdeaho på Elenia betonar att energiomställningen kommer att leda till en utveckling mot självförsörjning, vilket kommer att återspeglas i stora produktionsanläggningar, men också i decentraliserad energiproduktion. När den decentraliserade produktionen ökar och trafiken elektrifieras kommer automation, digitalisering och informationssystem att stå i centrum. Dessa kommer att bidra till att hantera elnäten inför växande dynamik och komplexitet.
Elenia, som har varit kund hos oss i många år, har förberett sig för framtiden genom att bland annat investera i sina informationssystem. Elenia är det näst största nätbolaget i Finland och betjänar 438 000 kunder från Birkaland till Tavastland, Mellersta Finland samt Södra och Norra Österbotten. Den totala längden på elnätet är nästan dubbelt så stor som jordens omkrets.
Enligt Tommi Lähdeaho är Elenias säkra elnät grunden för en trygg framtid. Kablifiering spelar en viktig roll för att öka leveranssäkerheten, och Elenia har satt upp ett mål om ett 90-procentigt kablifierat nät år 2036. Även om Finland har en hög nivå av leveranssäkerhet, finns det ett behov av nya funktioner i nätet och dess förvaltning för att möta förändrade behov.
– Ett säkert elnät är grunden för att bygga ett mer flexibelt, smartare och mer kostnadseffektivt elnät som kommer att tillgodose kundernas behov långt in i framtiden, säger Lähdeaho.
Utmaningar relaterade till kapacitetshantering
Energirevolutionen förändrar också kundernas behov. Elenias Heikki Paananen beskriver hur den elektriska omställningen påverkar kundernas beteende och behov.
– Allt som kan elektrifieras kommer att elektrifieras. I takt med att mängden elektriska produkter i konsumenternas hushåll ökar, och därmed kundernas intresse för konsumtion och produktion, ökar också kraven. De tjänster som nätbolagen tillhandahåller måste fungera.
Så hur bygger man ett distributionsnät som möter framtidens och kundernas behov?
Elnäten måste kunna reagera snabbt på förändrade situationer och hantera kapaciteten på ett effektivt sätt. Framtidens system måste därför kunna reagera snabbt och ha förmågan att förutse, eftersom energiförbrukningen kan variera kraftigt från tid till annan.
– När vi talar om beteendestödjande system ställer vi höga krav på reaktionsförmåga och förutsägbarhet så att vi har tid att hitta lösningar, säger Lähdeaho.
Enligt Paananen blir det till exempel en större utmaning att säkerställa elkvaliteten, eftersom överspänningar och spänningsfall blir mer framträdande. Därför måste data i SCADA, t.ex. mätningar och registreringar av störningar, göras tillgängliga för DMS. Matti Syyrakki från Trimble nämner också behovet av ett grafiskt användargränssnitt där operatören kan komma åt de nödvändiga funktionerna i SCADA och data- och kontrollfunktionerna i AMS-systemen. Detta ger en heltäckande ögonblicksbild av distributionsnätet.
Användargränssnittet måste kunna hantera den komplexitet och de olika utmaningar som är förknippade med händelser i nätet. I takt med att den distribuerade produktionen ökar måste systemet kunna förutse och hantera variationer i produktionen under olika driftsförhållanden och vid olika spänningsnivåer. Till exempel måste sol- och vindkraftskapacitetens inverkan på nätet beaktas för att säkerställa försörjningstrygghet och elkvalitet.
– Vindkraft är en av utmaningarna för högspänningsnätet, där det kan vara svårt att upprätthålla spänningskvalitet och nätstabilitet. Solkraft är också en svår nöt att knäcka. Om folk inte är hemma en varm sommardag kan det vara hög produktion men liten eller ingen förbrukning. När förbrukningsmönstret i nätet varierar kan systemet inte visualisera samma information hela tiden. Användargränssnittet måste vara modulärt och användaren måste vägledas, säger Paananen.
Förbrukningsflexibilitet, det vill säga möjligheten att omedelbart öka eller minska elförbrukningen beroende på elproduktionen, är avgörande för att säkerställa tillräcklig kapacitet. Lähdeaho nämner att topplastperioden kanske inte är så lång, men att nätet börjar uppleva toppar på grund av fluktuerande produktion och förbrukning.
– Om vi inte får flexibilitet på plats och får kunderna att bli mer aktiva på elmarknaden kommer vi att få kapacitetsutmaningar. Utmaningarna är olika på olika spänningsnivåer, betonar Lähdeaho.
Så vad kommer att göra förbrukningsflexibilitet möjligt? Lähdeaho menar att ett smart och starkt elnät är grunden för att utveckla sådana lösningar och göra det möjligt för kunderna att få tillgång till elmarknaden. När AMS installeras kan mätarna mäta i realtid och skicka data till det centrala systemet.
Paananen beskriver ackumuleringen av realtidsdata, som också bidrar till att utmana nätoperatören.
– Mängden data ökar, med information från alla spänningsnivåer. Till exempel kommer en driftchef eller underhållspersonal att bli överväldigad av mängden data om inte systemet kan hjälpa till att dra slutsatser, ta bort bruset, extrahera den viktigaste informationen och presentera den för användaren.
Automatiserade hjälpmedel styr i rätt riktning
Ackumulerade data måste integreras och användas för att fatta beslut.
Matti Syyrakki från Trimble beskriver hur automation och intelligens i framtidens system måste hjälpa användaren att reagera och förutse. Effektiv datorkraft är avgörande för att omvandla realtidsinformation till beslut och snabba reaktioner. Baserat på en korrekt nätverksmodell och realtidsdata, såsom anslutningsstatus eller mätdata, utför systemet beräkningar som ger en korrekt bild av tillståndet i elnätet. Detta hjälper till att identifiera potentiella problem. Denna bild gör det möjligt att skapa kortsiktiga prognoser för operativa aktiviteter.
Allt som behövs, t.ex. DMS- och SCADA-data, måste fungera tillsammans i ett enda gränssnitt som hjälper användaren med automatiseringen.
– Det gör analysen mycket enklare och minskar arbetsbelastningen för användarna. När vi har integrerat kontrollerna i ett gränssnitt kan vi börja med proaktiv nätverkshantering, säger Syyrakki.
Elenias Heikki Paananen går igenom tillämpningar där assisterande automation behövs. Det kan till exempel användas i anslutningsplaner, av vilka Elenia gör 4 000 till 5 000 per år. Automation kan också användas för att optimera delar av nätet när det gäller förluster. Effektivisering av felavhjälpning och dynamiska larmgränser som varierar med årstiden är också uppgifter där automation kan vara till stor nytta.
– Kunderna är inte längre stabila elkonsumenter. Eftersom både användningen och produktionen av el förändras radikalt är det viktigt att vara mer förutseende, förklarar Paananen.
Prestanda, hög tillgänglighet och säkerhet
I elektrifieringen av industri och transport spelar övervakningssystem en viktig roll i kraftnätet. Enligt Syyrakki är de viktigaste egenskaperna hos ett stödsystem för operatörer hög prestanda, hög säkerhet och hög tillgänglighet, det vill säga att systemet alltid är tillgängligt för användarna.
Prestanda är nödvändigt eftersom situationen i elnätet kan förändras snabbt och systemet måste kunna bearbeta stora mängder data i realtid. Heikki Paananen från Elenia betonar också att alla aspekter av operativsystemen måste fungera i realtid, kartbaserat och på alla spänningsnivåer utan systemfel.
Ett annat viktigt krav är hög tillgänglighet. Inom eldistribution kan även små avbrott orsaka stora problem och kostnader. Systemet måste fungera tillförlitligt och säkerställa att alla delar av systemet är tillgängliga hela tiden. Detta kan till exempel uppnås genom att använda en hot standby-lösning som säkerställer att om en del av systemet fallerar, tar en annan del omedelbart över.
I ett sådant system står säkerheten i centrum. Kunddata och nätverksdrift måste skyddas. Samtidigt måste det säkerställas att uppdateringar inte leder till långa perioder av driftstopp eller förlust av överblick. Paananen betonar vikten av bra användargränssnitt för operatörer som erbjuder smidiga uppdateringar av lösningen.
Syyrakki, å sin sida, säger att framtida användargränssnitt måste fungera i ett mycket säkert nät och endast vara tillgängliga för behöriga användare. Uppdateringar bör ske genom systemets egen synkroniseringsprocess utan långa driftstopp.
I framtidens kraftdistribution kommer användarstödssystemet att bli ett ännu viktigare verktyg. När förhållandena i nätet blir mer komplexa och nya energilösningar blir allt vanligare, måste stödsystemet möta dessa utmaningar och möjliggöra tillförlitlig och intelligent hantering av nätet. Målet för både energibolag och systemoperatörer är att skapa ett hållbart, flexibelt och tillförlitligt elnät som kan möta framtida behov och möjliggöra energieffektivitet.
