Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
North European Power Systems Reliability
KTH, School of Electrical Engineering (EES), Electric Power and Energy Systems. (Integration of Renewable Energy Sources group)
2017 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Det nordeuropeiska elsystemets tillförlitlighet (Swedish)
Abstract [en]

The North European power system (Sweden, Finland, Norway, Denmark, Estonia, Latvia and Lithuania) is facing changes in its electricity production. The increasing share of intermittent power sources, such as wind power, makes the production less predictable. The decommissioning of large plants, for environmental or market reasons, leads to a decrease of production capacity while the demand can increase, which is detrimental to the power system reliability. Investments in interconnections and new power plants can be made to strengthen the system. Evaluating the reliability becomes essential to determine the investments that have to be made.

For this purpose, a model of the power system is built. The power system is divided into areas, where the demand, interconnections between areas, and intermittent generation are represented by Cumulative Distribution Functions (CDF); while conventional generation plants follow a two-state behaviour. Imports from outside the system are set equal to their installed capacity, with considering that the neighbouring countries can always provide enough power. The model is set up by using only publicly available data.

The model is used for generating numerous possible states of the system in a Monte Carlo simulation, to estimate two reliability indices: the risk (LOLP) and the size (EPNS) of a power deficit. As a power deficit is a rare event, an excessively large number of samples is required to estimate the reliability of the system with a sufficient confidence level. Hence, a pre-simulation, called importance sampling, is run beforehand in order to improve the efficiency of the simulation.

Four simulations are run on the colder months (January, February, March, November, December) to test the reliability of the current system (2015) and of three future scenarios (2020, 2025 and 2030). The tests point out that the current weakest areas (Finland and Southern Sweden) are also the ones that will face nuclear decommissioning in years to come, and highlight that the investments in interconnections and wind power considered in the scenarios are not sufficient to maintain the current reliability levels. If today’s reliability levels are considered necessary, then possible solutions include more flexible demand, higher production and/or more interconnections.

Abstract [sv]

Det nordeuropeiska elsystemet (Sverige, Finland, Norge, Danmark, Estland, Lettland och Litauen) står inför förändringar i sin elproduktion. Den ökande andelen intermittenta kraftkällor, såsom vindkraft, gör produktionen mindre förutsägbar. Avvecklingen av stora anläggningar, av miljö- eller marknadsskäl, leder till en minskning av produktionskapaciteten, medan efterfrågan kan öka, vilket är till nackdel för kraftsystemets tillförlitlighet. Investeringar i sammankopplingar och i nya kraftverk kan göras för att stärka systemet. Utvärdering av tillförlitligheten blir nödvändigt för att bestämma vilka investeringar som behövs.

För detta ändamål byggs en modell av kraftsystemet. Kraftsystemet är uppdelat i områden, där efterfrågan, sammankopplingar mellan områden, och intermittent produktion representeras av fördelningsfunktioner; medan konventionella kraftverk antas ha ett två-tillståndsbeteende. Import från länder utanför systemet antas lika med deras installerade kapaciteter, med tanke på att grannländerna alltid kan ge tillräckligt med ström. Modellen bygger på allmänt tillgängliga uppgifter.

Modellen används för att generera ett stort antal möjliga tillstånd av systemet i en Monte Carlo-simulering för att uppskatta två tillförlitlighetsindex: risken (LOLP) och storleken (EPNS) av en effektbrist. Eftersom effektbrist är en sällsynt händelse, krävs ett mycket stort antal tester av olika tillstånd i systemet för att uppskatta tillförlitligheten med en tillräcklig konfidensnivå. Därför utnyttjas en för-simulering, kallad ”Importance Sampling”, vilken körs i förväg i syfte att förbättra effektiviteten i simuleringen.

Fyra simuleringar körs för de kallare månaderna (januari, februari, mars, november, december) för att testa tillförlitligheten i nuvarande systemet (2015) samt för tre framtidsscenarier (2020, 2025 och 2030). Testerna visar att de nuvarande svagaste områdena (Finland och södra Sverige) också är de som kommer att ställas inför en kärnkraftsavveckling under de kommande åren. De indikerar även att planerade investeringar i sammankopplingar och vindkraft i scenarierna inte är tillräckliga för att bibehålla de nuvarande tillförlitlighetsnivåerna. Om dagens tillförlitlighetsnivåer antas nödvändiga, så inkluderar möjliga lösningar mer flexibel efterfrågan, ökad produktion och/eller fler sammankopplingar.

Place, publisher, year, edition, pages
2017. , p. 121
Series
TRITA-EE, ISSN 1653-5146 ; 2017:013
Keywords [en]
Monte-Carlo simulation, Importance Sampling, Reliability, Loss of Load Probability (LOLP), Expected Power Not Served (EPNS)
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-202581OAI: oai:DiVA.org:kth-202581DiVA, id: diva2:1077673
Subject / course
Electric Power Systems
Educational program
Master of Science - Electric Power Engineering
Presentation
2017-02-21, Sammanträdesrummet (A:426), Osquldas väg 6, Stockholm, 13:00 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2017-03-15 Created: 2017-02-28 Last updated: 2017-03-15Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1906 kB)163 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1906 kBChecksum SHA-512
afc69c9a5eef1e18e17fc66e4d17c761f7e95086ab24ed829ce80e5b83e32fcf63286cded9a578255965a78aaf6e67e0e84525de8911a818cdccb1cb3e2a5b38
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Terrier, Viktor
By organisation
Electric Power and Energy Systems
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 163 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 758 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf