Hydrogen Production Curtailment from Transmission Line Overloading - A PandaPower Study on PtX Grid-Connection Scenarios in the Region of Northern Jutland, Denmark
Translated title
Tab af brintproduktion ved overbelastning af eltransmissionslinjer - et PandaPower studie udi PtX net-forbindelse scenarier i region Nordjylland, Danmark
Author
Stender, Frederick Sebastian Marcus
Term
4. Term
Publication year
2024
Submitted on
2024-06-07
Pages
79
Abstract
Producing hydrogen with electrolysers in Power-to-X (PtX) plants can be refined into synthetic fuels, helping cut greenhouse gas emissions in hard-to-abate sectors such as heavy transport and industry. At the same time, growing electrification and changes in how electricity is generated mean that the very high power demand of grid-connected PtX plants could overload the transmission grid. To avoid this, operators may need to curtail (temporarily reduce) hydrogen production. This study performs a power-flow analysis of the transmission grid in Northern Jutland, Denmark, using the PandaPower modelling tool. We simulate different strategies: connecting PtX plants to the grid versus supplying them directly from onshore wind turbines, and we test plant sizes that are in the pipeline for the region. The results indicate that connecting two 1 GW PtX plants to the regional grid would overload transmission lines beyond what the existing grid can carry and could also undermine hydrogen production at other, smaller grid-connected PtX plants. In a scenario where these two large plants are not grid-connected, the smaller plants—amounting to 570 MW of electrolyser capacity—can achieve full hydrogen production in all hours of the year while absorbing 188 GWh of otherwise excess electricity from directly connected onshore wind turbines.
Produktion af brint med elektrolysører i Power-to-X (PtX)-anlæg kan videreforarbejdes til syntetiske brændsler og dermed mindske drivhusgasudledninger i sektorer, der er svære at omstille, som tung transport og industri. Samtidig betyder stigende elektrificering og ændringer i elproduktionen, at det meget store elforbrug fra nettilsluttede PtX-anlæg kan risikere at overbelaste eltransmissionsnettet. For at undgå overbelastning kan det blive nødvendigt at nedregulere (midlertidigt begrænse) brintproduktionen. Dette studie gennemfører en laststrømsanalyse af eltransmissionsnettet i Nordjylland ved hjælp af modelleringsværktøjet PandaPower. Vi simulerer forskellige strategier: nettilslutning af PtX-anlæg kontra direkte forsyning fra tilkoblede landvindmøller, og vi undersøger planlagte anlæg i forskellige størrelser. Resultaterne viser, at nettilslutning af to PtX-anlæg på 1 GW hver vil overbelaste transmissionsledningerne i en grad, som det eksisterende net ikke kan håndtere, og samtidig potentielt begrænse brintproduktionen fra andre, mindre nettilsluttede PtX-anlæg i regionen. I et scenarie, hvor disse to store anlæg ikke tilsluttes nettet, kan de mindre anlæg—i alt 570 MW elektrolysekapacitet—opnå fuld brintproduktion i alle årets timer og samtidig optage 188 GWh af ellers overskydende el fra direkte tilkoblede landvindmøller.
[This apstract has been rewritten with the help of AI based on the project's original abstract]
Keywords