The role of nuclear and other conventional power plants in the flexible energy system
Savolainen, Aleksi (2015)
Diplomityö
2015
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2015121724756
http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2015121724756
Tiivistelmä
This thesis reviews the role of nuclear and conventional power plants in the future energy system. The review is done by utilizing freely accesible publications in addition to generating load duration and ramping curves for Nordic energy system. As the aim of the future energy system is to reduce GHG-emissions and avoid further global warming, the need for flexible power generation increases with the increased share of intermittent renewables. The goal of this thesis is to offer extensive understanding of possibilities and restrictions that nuclear power and conventional power plants have regarding flexible and sustainable generation.
As a conclusion, nuclear power is the only technology that is able to provide large scale GHG-free power output variations with good ramping values. Most of the currently operating plants are able to take part in load following as the requirement to do so is already required to be included in the plant design. Load duration and ramping curves produced prove that nuclear power is able to cover most of the annual generation variation and ramping needs in the Nordic energy system.
From the conventional power generation methods, only biomass combustion can be considered GHG-free because biomass is considered carbon neutral. CFB combusted biomass has good load follow capabilities in good ramping and turndown ratios. All the other conventional power generation technologies generate GHG-emissions and therefore the use of these technologies should be reduced. Tässä työssä käydään läpi ydinvoiman ja konventionaalisten voimaloiden rooli mukautuvassa energiajärjestelmässä. Työssä hyödynnetään vapaasti käytettäviä julkaisuja ja raportteja, sekä luodaan pysyvyyskäyrät Pohjoismaisen energiajärjestelmän kapasiteetille ja tehonmuutosnopeudelle. Tulevaisuuden energiajärjestelmän tavoite on estää ilmaston lämpeneminen lisäämällä energiajärjestelmään kasvihuonekaasu päästöttömiä uusiutuvia energiantuotantomuotoja, jotka vaativat energiajärjestelmän mukautumista. Työn tavoite on tarjota kattava katsaus ydinvoiman ja konventionaalisten voimaloiden kyvystä tuottaa sähköä mukautuvasti ja kestävästi.
Johtopäätöksenä vain ydinvoima voi tuottaa suuren kokoluokan tehomuutoksia hyvillä muutosnopeuksilla ilman kasvihuonepäästöjä. Suurin osa nykyään toimivista ydinvoimaloista ovat kykeneväisiä toimimaan säätövoimana, koska toimiminen osatehoilla ja nopeat tehon muutosnopeudet on huomioitava laitoksen suunnittelussa. Luodut tehokapasiteetin ja tehonmuutosnopeuden pysyvyyskäyrät vahvistavat ydinvoiman kyvyn vastata pohjoismaisen verkon säätövoimatarpeisiin.
Konventionaalisista energiantuotantomuodoista vain biomassan poltto voidaan laskea kasvihuonekaasu päästöttömäksi energiantuotantomuodoksi. Biomassan poltto CFB-kattilassa sopii hyvin säätövoimaksi, korkean tehonmuutosnopeuden ja pienen minimi tehotason ansiosta. Muiden konventionaalisten energiantuotantomuotojen käyttöä tulisi vähentää niiden tuottamien kasvihuonekaasujen takia.
As a conclusion, nuclear power is the only technology that is able to provide large scale GHG-free power output variations with good ramping values. Most of the currently operating plants are able to take part in load following as the requirement to do so is already required to be included in the plant design. Load duration and ramping curves produced prove that nuclear power is able to cover most of the annual generation variation and ramping needs in the Nordic energy system.
From the conventional power generation methods, only biomass combustion can be considered GHG-free because biomass is considered carbon neutral. CFB combusted biomass has good load follow capabilities in good ramping and turndown ratios. All the other conventional power generation technologies generate GHG-emissions and therefore the use of these technologies should be reduced.
Johtopäätöksenä vain ydinvoima voi tuottaa suuren kokoluokan tehomuutoksia hyvillä muutosnopeuksilla ilman kasvihuonepäästöjä. Suurin osa nykyään toimivista ydinvoimaloista ovat kykeneväisiä toimimaan säätövoimana, koska toimiminen osatehoilla ja nopeat tehon muutosnopeudet on huomioitava laitoksen suunnittelussa. Luodut tehokapasiteetin ja tehonmuutosnopeuden pysyvyyskäyrät vahvistavat ydinvoiman kyvyn vastata pohjoismaisen verkon säätövoimatarpeisiin.
Konventionaalisista energiantuotantomuodoista vain biomassan poltto voidaan laskea kasvihuonekaasu päästöttömäksi energiantuotantomuodoksi. Biomassan poltto CFB-kattilassa sopii hyvin säätövoimaksi, korkean tehonmuutosnopeuden ja pienen minimi tehotason ansiosta. Muiden konventionaalisten energiantuotantomuotojen käyttöä tulisi vähentää niiden tuottamien kasvihuonekaasujen takia.