Energilager för säkrare elförsörjning

Projektet Ödrift handlar om att installera, testa och demonstrera hur ett centralt placerat batterilager kan möjliggöra elförsörjning till samhällskritisk verksamhet.

Vid ett långvarigt strömavbrott ska energilagret kortsiktigt försörja exempelvis räddningstjänst, sporthall och kommunens it-enhet och inte minst ska det ombesörja en uppstart av Ludvika kraftstation som i sin tur sedan kan förse ovannämnda samt andra fastigheter i Ludvika med el. Idag har fastigheterna traditionell backup med dieselgeneratorer.

Det första som händer efter ett beslut att gå över i ödrift är att Ludvika isoleras från stamnätet och alla laster kopplas bort. Därefter kopplas några fastigheter till batterilagretsystemet som får uppgiften att skapa en sinusspänning (grid forming mode) och hålla spänning och frekvens. Vattenkraftverket i centrala Ludvika förbereds för uppstart och får sin hjälpkraft från batterilagret. Kraftverket startas upp i ödriftläge med ett litet effektpådrag. Skyddsinställningarna i ödriftnätet anpassas för att förebygga att onödiga skyddsingrepp.

Spänning och frekvens

Under utvecklingen av projektet har det gjorts stabilitetsstudier som visar att systemet håller spänning och frekvens vid in- och urkoppling av de laster som ingår i det lilla nätet. Från en tidigare studie avseende ödrift i Ludvika [1] framgår att frekvensen endast får variera inom intervallet 49,0 – 51,0 Hz och att spänningen hos förbrukaren endast får variera med maximalt ± 10%. För samtliga studerade fall ligger spänningen klart inom de gällande gränserna (± 10%).

De största spänningsförändringarna sker i samband med i- och urkoppling av lasten för kraftstationens hjälpkraftsystem. Den högsta spänningen blir 406 V och den lägsta spänningen blir 386 V. Frekvensvariationerna blir även de som störst vid i- och urkoppling av lasten för kraftstationens hjälpkraftsystem. Med standard-inställningarna i energilagrets kontrollsystem sjunker frekvensen temporärt under gränsen (49 Hz) vid inkoppling av lasten för räddningstjänsten och permanent under gränsen vid inkoppling av kraftstationens hjälpkraftsystem. Om kontrollsystemets Frequency Droop justeras blir frekvensvariationerna i nätet acceptabla. Efter inkoppling av lasten för räddningstjänsten blir frekvensen ca. 49,8 Hz och efter inkoppling av lasten för kraftstationens hjälpkraftsystem 49,7 Hz.

Den totala belastningen på energilagret är i samtliga fall inom lagrets kapacitet (90 kVA), såväl kortvarigt som långvarigt.

Vattenkraft och batteri i samspel

Vattenkraftverket har en installerad effekt på 3,5 MW och därmed betydligt starkare än batterilagersystemet.  När båda är inkopplade kommer vattenkraftverket att vara master och hålla frekvensen. Batterilagersystemet går då över i ett annat driftläge och kompenserar för spänning- och frekvensvariationer. Slutligen kopplas övriga samhällskritiska fastigheter in enligt en förutbestämd prioritetsordning.  

Batterilagersystemet har en automatisk funktion för laddning anpassad för de villkor som gäller i just det här systemet.

Energilagret kommer alltså att ingå som en central del i ett lokalt mikronät. Dessutom kommer det att fungera som en testanläggning för aktiv styrning av energianvändning.

I samarbete med Luleå universitet och Högskolan Dalarna kommer ett doktorandarbete genomföras med utgångspunkt från energilagret  och ödriften.