Om den nye Mvar-ordning I den hidtil gældende Mvar-ordning er der ...

Notat ELT2003-270
Om den nye Mvar-ordning
Planlægning
Dato: 23. september 2003
Sagsnr.: 1324
Dok.nr.: 169277 v1
Reference: JKJ/CCD
I den hidtil gældende Mvar-ordning er der fastlagt krav til tanϕ, som samlet gælder for
hver enkelt transmissionsselskabs område. Øvre grænse for tanϕ er fastsat til 0,30, og
nedre grænse er 0,0. Disse grænser skal principielt overholdes på et vilkårligt tidspunkt
af året. Maksimale og minimale værdier blev fastlagt for 3-års perioden 1993-1996.
Værdierne er ikke ændret siden.
Den ændrede Mvar-situation
Der foretages løbende målinger af reaktive transporter i hver enkelt 150/60 kV-station.
De viser, at den reaktive udveksling over grænsefladen har ændret sig væsentligt. Må-
lingerne viser, at den øvre grænse for tanϕ på systemniveau overholdes.
Målingerne for januar 1997 og 2001 tyder på, at der nu meget oftere transporteres reaktiv
effekt fra de underliggende net op på transmissionsnettet, jf. Anlægsplan 2001. Den
nedre grænse for tanϕ kan i stadig flere driftsituationer ikke overholdes. Det skyldes
blandt andet ændrede produktions- og transportmønstre i elsystemet som følge af decentral
produktion.
Den reaktive effekt på transmissionssystemet ydes fra centrale kraftværker og synkronkompensatorer,
der har dynamisk regulering. Desuden ydes den af nettets egen generering
og stationære komponenter som kondensatorbatterier og reaktorspoler. Det reaktive
forbrug på transmissionsnettet stammer fra HVDC-forbindelsernes forbrug samt nettets
overføringsafhængige tab.
Der er blevet færre centrale kraftværker og tilsvarende flere decentrale kraftvarmeværker
og vindmøller. De decentrale kraftvarmeværker producerer reaktiv effekt efter en
treledstarif, det vil sige efter et fast tidsmønster. Det står i modsætning til de centrale
kraftværker, de har afløst. Deres produktion af reaktiv effekt blev styret efter systemets
behov. Det står også i modsætning til, at transportmønsteret ikke længere følger systematiske
døgn- og årsvariationer, da transportmønsteret i stigende omfang er markedsbestemt
på alle spændingsniveauer.

Notat ELT2003-270 2
Vindkraft har erstattet central kraftværkskapacitet. Møller fra efter 1998 er fuldt kompenserede
for egetforbrug, men medleverer ikke reaktiv effekt svarende til den aktive
effektproduktion. En del møller fra før 1998 forbruger reaktiv effekt fra nettet. Det giver
alt i alt den større spredning i de reaktive effekttransporter.
Overskud af reaktiv effekt og dermed høje spændinger opstår, når der er lav belastning
på nettet og lav produktion fra især vindmøllerne. Det forstærkes af den øgede kabellægning
i de underliggende net, der indtil nu har ført til en ekstra egenproduktion på ca.
196 Mvar. Der er ikke foretaget en tilsvarende udbygning med reaktorer eller fjernet
faste kondensatorer.
Overskuddet af reaktiv effekt "eksporteres" op på transmissionsnettet, hvor det hidtil har
været muligt at absorbere den. Eltra har som en kortsigtet forbedring af den reaktive
balance installeret 200 Mvar-reaktorkapacitet på 150 kV-nettet. Når der er skabt forbedrede
vilkår i distributionsnettene, skal denne kapacitet udgøre en nødvendig ressource til
imødegåelse af ændrede driftsvilkår fra blandt andet markedsbestemte transitter.
Underskudssituationer og dermed lave spændinger opstår, når der er stort indenlandsk
forbrug og høj belastning på nettet, f.eks. ved stor udveksling med udlandet og samtidig
stor produktion fra vindkraften. Det har ikke givet anledning til installation af ekstra
anlæg.
Med effekttransporter, der løber både op og ned i systemet, er tanϕ er ikke længere et
egnet mål for den reaktive udveksling og for den kompensering, der skal ske i de underliggende
net. Et mere operationelt mål er at fastsætte øvre og nedre grænser for Mvaraftag.
For første halvdel af 2003 har den samlede reaktive effektudveksling mellem 150
kV- og 60 kV-nettene varieret mellem ca. 750 Mvar ned i systemet og 400 Mvar op i
systemet, Figur 1.

Notat ELT2003-270 3
Reaktiv effket [Mvar]
1000
800
600
400
200
0
-200
-400
-600
januar - juni 2003
Figur 1 Tidsserie for samlet udveksling af reaktiv effekt mellem 150 kV- og 60 kVnettene.
Positive værdier betyder transport fra 150 kV mod 60 kV.
De nye tanker i Mvar-ordningen
Tilstedeværelse af tilstrækkelig reaktiv effekt i transmissionsnettet er en del af infrastrukturen
og en forudsætning for at holde rimelige spændinger i nettet. Emnet har fået
stigende bevågenhed som følge af problemer med at holde spændingerne på 150 kV- og
400 kV-nettet i Eltra's område inden for veldefinerede, acceptable grænser.
I den nye Mvar-ordning tilstræbes det, at transmissionsnettet stiller rimelige spændinger
til rådighed for distributionsnettene i 150 kV-skillefladen. På 150 kV-niveau er nedre
henholdsvis øvre grænse fastsat til 153 kV og 167 kV. Disse grænser har hidtil ikke
været fuldt specificerede og har derfor ikke indgået som en del af nettenes dimensioneringskriterier.
Stærkstrømsbekendtgørelsens øvre grænse for transmissionsnet (170 kV
og 420 kV) har været de eneste konkrete grænser til brug for dimensionering af reaktive
effektressourcer for normal netdrift.
Med den nye elforsyningslov er der ændret på selskabernes indbyrdes forpligtigelser.
Det centrale begreb i lovens forstand er opretholdelse af den tekniske kvalitet og balance
(§ 22 gældende for netvirksomheder og § 27a gældende for den systemansvarlige
virksomhed). Dimensioneringen af reaktiv effekt har således to "ben" at stå på:
- Tilvejebringelse og driftsmæssig disponering af reaktiv effekt på 400 kV- og 150
kV-nettet.
- Tilvejebringelse og driftsmæssig disponering på de underliggende net.

Notat ELT2003-270 4
På denne lovmæssige baggrund er der til løsning af dimensioneringsopgaver valgt en
samlet teknisk dimensionering og ikke en markedsmæssig tilgang med økonomisk styring
af ressourcerne.
På den måde indgår dimensionering af den reaktive effekt (både stationære og dynamiske
behov) i det samlede 400-150 kV-transmissionsnet som en del af den tekniske planlægning,
den systemansvarlige foretager. Det er i overensstemmelse med, at Eltra allerede
ejer alle anlæg til regulering af den reaktive balance for disse spændinger.
Målene med den nye ordning er at sikre driftsikkerheden:
- Forbedret spændingsstyring og dermed sikring af spændingskvaliteten i alle driftsituationer.
- Reduktion af nettab gennem nedbringelse af reaktive effekttransporter. Det vil sige at
skabe en passende grad af selvforsyning med reaktiv effekt under den enkelte 150/60
kV-station i "celle", Figur 2.
Af hensyn til bedst muligt at tilgodese de fysiske forhold og transporter sætter den nye
Mvar-ordning kravene op pr. 150/60 kV-station. Det betyder, at ordningen har måleteknisk
og ansvarsmæssig skilleflade i 150 kV-stationerne, hvor det er valgt at fastholde
skillefladen på 150 kV-siden af 150/60 kV-transformerne.
Transmissionssystemet, samlet dimensionering
400 kV net
150 kV net
60 kV 60 kV 60 kV
Samlet pr.
150/60 kV station
60 kV
Figur 2 Dimensionering og drift af reaktiv effekt sker samlet for 400 kV- og 150 kVnettet
og samlet for hver enkelt 150/60 kV-station (cellen).
En celle er hermed defineret som det samlede elforsyningssystem (både netproduktion
og decentral produktion) under en 150 kV-station.

Notat ELT2003-270 5
Fastlæggelse af bånd
For hver enkelt celle fastlægges et interval for den acceptable reaktive effektudveksling
med 150 kV-nettet. Der sættes en grænse for, hvor meget reaktiv effekt cellen må aftage
fra 150 kV-nettet, og en grænse for, hvor meget reaktiv effekt cellen må levere til 150
kV-nettet. Det er tanken, at disse grænser, eller båndene, fastlægges for en periode på
tre år.
For at nå målene er det nødvendigt, at den samlede reaktive effektudveksling over skillefladen
reduceres i forhold til den hidtidige udveksling, som den kommer til udtryk i
Figur 1. De største samtidige aftag fra 150 kV-nettet skal reduceres til ca. 500 Mvar og
den største levering til 150 kV-nettet til ca. 200 Mvar. Reduktionerne nås gennem tilret-
telæggelse af båndene.
I den årlige Mvar-rapport redegør den systemansvarlige for, hvordan udvekslingerne har
været, og for, om båndene er overholdt eller eventuelt skal ændres.
En celles bånd fastlægges under hensyn til mange faktorer, hvoraf de vigtigste er:
- Decentral kraftvarmeeffekt
- Installeret vindmølleeffekt
- Samtidighed på forbruget
- Cellens idriftværende 150/60 kV-transformereffekt
- Hidtidige grænser for reaktiv effektudveksling med 150 kV-nettet
- Naturligt samarbejde mellem naboceller
- Transmissionsnettets reaktive effektressourcer.
Cellens bånd fastlægges med udgangspunkt i stationens forbrug og produktion. For at
sikre en tabsoptimal løsning bør største reaktive effektaftag ikke udgøre mere end ca.
8 % af idriftværende transformereffekt. Største reaktive effektlevering til 150 kV-nettet
bør tilsvarende udgøre 6 % af idriftværende 150/60 kV-transformereffekt. Cellerne er
herved delvist selvforsynende med reaktiv effekt.
Med den nye Mvar-ordning implementeret, skal transmissionsnettet til enhver tid kunne
dække sit eget behov for reaktiv effekt.
Mvar-ansvar
Mvar-ordningen definerer ansvarsfordelingen mellem systemansvaret og netselskabet
for opretholdelse af den tekniske kvalitet og balance. Mvar-ansvaret tænkes placeret hos
det selskab, der ejer 60 kV-delen af en 150/60 kV-station.

Notat ELT2003-270 6
Nettet i hver af cellerne kan være ejet af ét eller flere netselskaber. Der udpeges ét
Mvar-ansvarligt selskab, der varetager samarbejdet med den systemansvarlige, uanset
om der er flere ejere.
Det Mvar-ansvarlige selskab kan forvalte ansvaret gennem en person eller et selskab.
Ansvaret består blandt andet af optimal udnyttelse af cellens ressourcer, fjernelse af
eventuelle uhensigtsmæssigheder, styring af den decentrale produktions deltagelse i den
reaktive effektbalance og kontrol af, at gældende kompenseringskrav overholdes, herunder
krav til vindmøllers tomgangs- og belastningskompensering.
Indførelse af den nye Mvar-ordning
Systemansvaret sikrer den reaktive effektbalance på 400 kV- og 150 kV-niveau, blandt
andet under hensyn til markedsbestemte transitter. Netvirksomhederne dimensionerer
og disponerer selv deres net i daglig drift under hver enkelt celle, så de fastlagte bånd
kan overholdes.
Den nye Mvar-ordning træder i kraft pr. 1. januar 2004. Det første sæt Mvar-bånd for
cellerne skal være gældende i en periode på tre år, det vil sige frem til 31. december
2006. Denne periode betragtes som en overgangsperiode, hvor det samlede mål er at
reducere aftag fra 150 kV-nettet til ca. 500 Mvar og levering til 150 kV-nettet til ca. 200
Mvar – alt sammen ved udgangen af 2006.
Ved udgangen af 2004 er delmålet, at alle indlysende uhensigtsmæssigheder på kompenseringen
er ændrede. Det kan f.eks. være:
- Uhensigtsmæssig drift af kondensatorbatterier i lavlastperioder.
- Foreskrevne kompenseringsanlæg, som mangler eller er uvirksomme (eksempelvis
på vindmøller).
- Uhensigtsmæssig reguleringsmønster for decentrale kraftvarmeværker.
Fra den 1. januar 2004 til udgangen af 2005 gennemføres et pilotprojekt med fire stationer
som værter. Det har til formål at efterprøve flest mulige aspekter af ordningens
praktiske iværksættelse. Meningen er at høste erfaringer med de tekniske, økonomiske
og administrative tiltag for at arbejde hen mod efterlevelse af de fastlagte bånd. Det
bliver derfor en test af, om ordningen kan virke i praksis, og af, om de fastlagte bånd er
realistiske.
Pilotprojektet støttes af en følgegruppe med repræsentanter fra den systemansvarlige og
de deltagende værtsceller. Følgegruppen yder og formidler fagteknisk bistand til værts-

Notat ELT2003-270 7
cellerne, samler og beskriver erfaringerne, og stiller dem til rådighed for de øvrige celler.
Der foreligger fire "kandidater" til rollerne som værtsceller:
- Station Bredkær, som har stor decentral kraftvarmekapacitet.
- Station Hasle, som har relativt stor, geografisk koncentreret belastning kombineret
med vindkraft og decentral kraftvarme.
- Station Ådalen, som har relativ stor, geografisk koncentreret belastning og næsten
ingen vindkraft eller decentral kraftvarme.
- Station Bredebro, som har ved meget stor installeret vindkraftkapacitet.
"Kandidaterne" er dermed bredt dækkende med hensyn til at høste erfaringer med problemer
og muligheder for disponering af reaktiv effekt.