Bestun samspils vindorkunýtingar og aukinnar raforkueftirspurnar á Íslandi

Abstract

Aukin raforkunotkun vegna fólksfjölgunar og orkuskipta kallar á aukna raforkuframleiðslu. Áætlanir eru um að hluti af aukinni raforkuframleiðslu næstu árin verði frá vindorkuverum og sótt hefur verið um meðferð fyrir tugi vindorkuvera í rammaáætlun. Reiknað er með því að Vaðölduver Landsvirkjunar verði fyrsta vindorkuverið á Íslandi og að það verði komið í rekstur fyrir lok árs 2027. Í verkefninu er sett upp línulegt bestunarlíkan af íslenska raforkukerfinu sem lýsir samspili framleiðslu, flutnings og raforkunotkunar. Notendum er skipt í almenna notendur og stórnotendur. Framleiðendur skiptast í jarðvarmavirkjanir, vatnsaflsvirkjanir og vindorkuver. Vatnsbúskapur í og við Blöndulón, Hálslón og Þórisvatn er hermdur og þær upplýsingar nýttar til að líkja eftir framleiðslu tilsvarandi virkjana. Skoðað er grunntilfelli þar sem líkt er eftir núverandi raforkukerfi. Við grunntilfellið er bætt vindorkuveri og bestunarlíkan er notað til að finna hámarksafl nýs notanda sem hægt er að bæta við kerfið fyrir mismunandi staðsetningar notandans. Gerðar eru sviðsmyndir eftir því hvort að nýi notandinn sé hefðbundinn eða sveigjanlegur. Fimm vindorkuver eru hermd og byggja þau á raunverulegum verkefnum úr rammaáætlun. Einnig eru skoðuð framtíðartilfelli fyrir árið 2030 með tilheyrandi breytingum á raforkukerfinu og aukinni raforkunotkun. Þá bætast við sviðsmyndir eftir því hvort tekist hafi að byggja Hvammsvirkjun fyrir árið 2030 eða ekki.Niðurstöður sýna mögulegt hámarksafl nýrra notenda eftir staðsetningu þeirra fyrir vindorkuverin fimm sem hermd eru, sem og fyrir þær sviðsmyndir sem gerðar eru. Í meirihluta sviðsmynda fæst að vindorkuver á Vesturlandi gefur hæstu nýtni nýrrar notkunar en vegna heppilegrar staðsetningar þá léttir það á núverandi flutningstakmörkum. Uppsett afl nýs notanda er oft hærra en meðalafl vindorkuversins og skilast í sumum tilfellum meiri orka til notandans heldur en vindorkuverið framleiðir sjálft ef staðsetningar beggja eru rétt valdar.

Increasing electricity demand in Iceland due to population increase and the energy transition calls for increased electricity production. Current plans are that part of the increased production over the next years will come from wind farms and applications have been made for dozens of wind farms to the Icelandic Master Plan for Nature Protection and Energy Utilization. Expectations are that Vaðölduver, by Landsvirkjun, will be the first wind farm in Iceland and that it will be in operation by the end of 2027. In this thesis a linear optimization program is created of the Icelandic electricity grid that describes the relationships between production, transmission, and consumption of electricity. Consumers are divided into common users and large industrial users. Producers are divided into geothermal power plants, hydro power plants and wind farms. Water management at Blöndulón, Hálslón and Þórisvatn reservoirs is simulated and that information is used to resemble the production at the corresponding power plants.A base case is created to represent the current electrical grid. A wind farm is added to the base case and the optimization model is used to find the maximum capacity of a new consumer that can be added to the grid at various locations. Different scenarios are created depending on whether the new consumer is traditional or flexible. Five wind farms are simulated and they are based on real projects from the Icelandic Master Plan. Future scenarios are also observed for the year 2030 where expected changes to the grid are added and demand is increased according to forecasts. Future scenarios are created depending on whether the Hvammsvirkjun hydro power plant is operational before 2030. The results show the maximum capacity of new consumers depending on their location for the five simulated wind farms. In most scenarios the results give the highest capacity of a new consumer when a wind farm is added to the Western Region of Iceland, which due to its convenient location lowers relevant transmission restrictions. The capacity of a new consumer is often higher than the mean power from the wind farm and in some cases there is more energy delivered to the new consumer than the wind farm produces if the locations of both are correctly chosen.