Aktiivisen verkonhallinnan hy - PowerPoint PPT Presentation

1 / 16

About This Presentation

Title:

Aktiivisen verkonhallinnan hy

Description:

Number of Views:84

Avg rating:3.0/5.0

Slides: 17

Provided by: webhotel2

Category:

Tags: aktiivisen | case | hotel | study | verkonhallinnan

Transcript and Presenter's Notes

Title: Aktiivisen verkonhallinnan hy

1
Aktiivisen verkonhallinnan hyödyt

Ontrei Raipala
2
Johdanto

Jakeluverkot on perinteisesti suunniteltu
toimimaan passiivisena välivaiheena
siirtoverkosta jakeluverkon kautta
pienjänniteverkkoon siirretylle sähköenergialle
Jakeluverkot on suunniteltu determinististen
periaatteiden mukaan kestämään pahimmat
mahdolliset tilanteet pienimmällä mahdollisella
ohjaustarpeella
Hajautetun tuotannon (DG) määrän odotetaan
kasvavan
DGn kasvun toteuttaminen saattaa edellyttää
siirtymistä passiivisesta aktiiviseen
verkonhallintaan

3
Aktiivinen verkon hallinta

Aktiivinen verkonhallinta käyttää olemassa olevaa
verkkoa optimaalisesti
käyttämällä älykkäästi aktiivisia resursseja,
kuten generaattoreita, käämikytkimiä, jännitteen-
ja loistehon säätäjiä, sekä verkon kytkentätilan
aktiivista hallintaa yhdessä integroidusti
Aktiivinen verkonhallinta mahdollistaa suuremman
hajautetun tuotannon kapasiteetin ilman verkon
vahvistamista
Tulevaisuudessa mahdollisesti saarekekäyttö gt
luotettavuus
Toimivat lisäpalvelumarkkinat olisivat
välttämätön ehto aktiiviselle jakeluverkon
hallinnalle

4
Jännitteensäätö

Jakeluverkon jännitteensäätö perustuu yleensä
sähköaseman kiskon jännitteen vakiona pitämiseen
(joskus myös kuormitustilanne huomioidaan
säädössä)
suunniteltu verkkoon jossa tehonsuunta on
yksisuuntainen
Kirjoittajien mielestä jännitteennousu on suurin
este hajautetun tuotannon yleistymiselle
maaseutuverkoissa
Verkkoyhtiöt eivät halua verkkoonsa tuotantoa,
koska se muuttaa jänniteprofiileja
Hajautettua tuotantoa ei ole kuitenkaan usein
taloudellisesti kannattavaa liittää korkeammille
jännitetasoille

Passiivisesti hallitussa verkossa suurinta
liitettävissä olevaa tuotantokapasiteettia
arvioidaan suurimman mahdollisen jännitteennousun
mukaan.
max tuotanto min kulutus (PLQL0)

Oletetaan yksinkertaisuuden vuoksi, että QG
QC 0
6
Pätötehon rajoittaminen ääritilanteissa

Hetket, joina tuotanto on maksimissaan samaan
aikaan kun kulutus on minimissään, ovat melko
harvinaisia
on usein taloudellisesti järkevämpää, ettei
suurinta sallittavaa tuotantokapasiteettia
arvioida tämän pahimman tapauksen mukaan vaan
rajoitetaan pätötehon tuotantoa äärimmäisissä
tilanteissa
Ääritilanteissa (min kulutus suuri tuotanto)
sähkö on usein halpaa gt pienentää menetettyä
tuottoa

7
Loistehon hallinta

Ehkäistään jännitteennousua loistehon
kompensoinnilla (STATCOM, SVC)
Tehokas menetelmä jännitteen nousun
ehkäisemiseksi avojohtoverkoissa (suuri
reaktanssi)
Loistehon hallinta mahdollistaa tällöin alemman
kaavan jälkimmäisen termin osoittaman
lisäkapasiteetin (11kV verkko ottaa 33kV verkosta
loistehon Qimport)
Menetelmä ei ole kovin tehokas kaapeliverkossa (X
tyypillisesti noin 4 x pienempi kuin
avojohtoverkossa)

8
Koordinoitu jännitteensäätö

Perustuu päämuuntajan käämikytkimen aktiiviseen
hyväksikäyttöön
Menetelmä mahdollistaa suuremman
tuotantokapasiteetin säätämällä sähköaseman
jännitteen pienimpään mahdolliseen arvoonsa
pitäen kaikki verkon jännitteet kuitenkin
sallittujen rajojen sisäpuolella
Puhtaasti kuormitusta sisältävien lähtöjen
(ongelmana jännitteen alenema) ja merkittävästi
tuotantoa sisältävien lähtöjen (ongelmana
jännitteennousu) jännitteensäätö saattaa olla
järkevää eriyttää toisistaan käyttämällä
jännitteensäätäjiä.
Edellyttää mittauksia avainasemassa olevista
solmupisteistä ja sopivia kommunikaatioyhteyksiä

9
Casestudy

Tarkasteltavassa verkossa 1 kuormituslähtö ja 1
tuotantoa sisältävä lähtö, sekä muita lähtöjä
kuvaava kuorma
Kuormitukset on muodostettu käyttäen sekoitusta
kotitalous-, liiketila- ja teollisuuskuormista
perustuen tuntikohtaisiin keskiarvoihin gt
vuosikohtaiset kuormitusprofiilit (kuvaan
merkitty max. kuormitustilanne)
Tuuliturbiinin tuotantokäyrä perustuu
tilastolliseen Markovin malliin
1) Min kuormitus max tuotanto - sallittava
kapasiteetti 10MW (passiivinen hallinta)
2) Max kuormitus max tuotanto sallittava
kapasiteetti 6MW (passiivinen hallinta)

10
Jännitteensäätömenetelmien tehokkuus

Tarkastellaan eri säätömenetelmien vaikutusta
suurimpaan sallittavaan vuosituotantoon ja
tarvittavaan pätötehon rajoittamiseen (MWh/a), U
saa vaihdella 3
Hetkittäinen tuotannon rajoittaminen yhdistettynä
eri tehokerroinvaatimuksiin (pf 0,98 pf
0,95)
Loistehonkompensointi tuulipuiston
liitäntäpisteeseen asennetuilla erikokoisilla SVC
laitteistolla

Pf 0,95
Pf 0,98
11
Aluesäätöön perustuva käämikytkimen säätö

Aiemmissa tapauksissa päämuuntajan käämikytkin
oli asetettu pitämään kiskojännite vakioarvossa
1,0pu.
Tässä casessa käämikytkin asetetaan optimoimaan
kiskojännite mahdollisimman alhaiseksi

12
Aluesäätöön perustuva käämikytkimen säätö
yhdistettynä tuotantolähdölle sijoitettuun
jännitteensäätäjään

Asetetaan jännitteensäätäjä tuulipuiston
sisältävän lähdön alkuun antamaan OLTClle lisää
pelivaraa
Jännitteensäätäjä kykenee jatkuvasti säätämään
jännitettä välillä 0,9pu..1,1pu
Nyt mahdollista liittää 20MW tuulipuisto hyvin
pienellä tuotannon leikkaustarpeella

13
Jännitteensäätömenetelmien vaikutus häviöihin

Verkonhäviöt yleensä pienentyvät, kun verkkoon
liitetään pieni määrä hajautettua tuotantoa
Kun suuri määrä tuotantoa kytketään verkkoon,
saattaa tehoa jäädä yli jolloin sitä syötetään
kantaverkkoon gt häviöt kasvavat

14
Jännitteensäätömenetelmien taloudelliset
näkökohdat

CBA (Cost Benefit Analysis) analyysiä voidaan
käyttää arvioitaessa ylittävätkö projektien
tuomat hyödyt niiden aiheuttamat kustannukset
Edellä läpikäydyille säätömenetelmille tehtiin
CBA analyysi, joka otti huomioon pääoma-,
käyttö-, ylläpito- ja korjauskustannukset
Tuottopuolelta CBA otti huomioon (kasvaneet)
sähköenergian myyntitulot, suuruuden ekonomian
tuomat säästöt ja ympäristöystävällisyyden
kannustimet
Menetelmiä voidaan vertailla laskemalla niille
nykyarvot olettaen sopiva korkokanta ja voimalan
käyttöikä

Tarkasteltuun verkkoon voidaan liittää 6MW
tuulipuisto ilmaan mitään säätötoimenpiteitä gt
käytetään tätä referenssitapauksena, jonka NPV
1,0 pu.
Aktiivisten säätömenetelmien käyttö on
kannattavaa kun niiden NPV gt 1

16
Yhteenveto

Jännitteennousuefekti on ehkä suurin este
hajautetun tuotannon määrän kasvamiselle
Ongelma voidaan ratkaista käyttämällä aktiivista
verkonhallintaa
Aktiivisen verkonhallinnan käyttö mahdollistaa
suuremman hajautetun tuotannon määrän käyttämällä
olemassa olevaa verkkoa tehokkaammin hyväksi
Investoinnit primääri verkostokomponenttien
sijaan sekundäärikomponentteihin mittaukset,
kommunikaatio ja tietojärjestelmien kehittäminen
Aktiivinen jännitteensäätö tuotannon ajoittainen
rajoittaminen, generaattorien tehokertoimien
muokkaaminen, loistehon kompensointi, aluesäätöön
perustuva käämikytkimen käyttö yksinään tai
yhdistettynä jännitteensäätäjiin