Hajautetun tuotannon tilastollisuuden ja keskijänniteverkon aktiivisen jännitteensäädön huomioiminen verkostolaskennassa

Abstract

The author reports the possibility of taking the statistical production curve for distributed generation and active voltage control into account in calculation and network pIanning of medium voltage (MV) distribution networks. The target was to maximize the integration capacity of distributed generation and get more information from the effects considering the integration of distributed generation into MV distribution network. The main attention in this thesis was paid to windpower and combined heat and power (CHP) production. One aim of the thesis was to determine the basic data needed for the creation of statistical production curves for windpower and small CHP production and to deveIop methods for their creation using average monthly wind speed and temperature distributions.

Työ on osa Tekesin DENSY-teknologiaohjelmaan kuuluvaa Hajautetun sähkön tuotannon liittäminen sähköverkkoon (Digln) -tutkimusprojektia. Tässä työssä on tarkasteltu keskijänniteverkkoon liitettävän hajautetun tuotannon verkostovaikutuksia. Sääolosuhteista riippuvalle tuotannolle on mahdollista muodostaa ns. tilastollinen tuotantokäyrä, joka perustuu sijoituspaikan jonkin referenssipaikan keskimääräisiin kuukausittaisiin sääolosuhteisiin (tuulennopeus- ja lämpötilajakaumat). Tulevaisuudessa keskijänniteverkkoon liitetyt generaattorit tulevat todennäköisesti osallistumaan myös aktiivisesti kj-verkon jännitteensäätöön, mikä mahdollistaa verkon siirtokyvyn entistä täysimääräisemmän hyödyntämisen ja keskijänniteverkkoon liitettävän tuotantokapasiteetin maksimoimisen. Tämän vuoksi erilaisten jännitteen säätötapojen huomioiminen tulisi olla mahdollista myös suunnittelulaskennassa. Tässä työssä tarkasteltuja aktiivisia jännitteensäätötapoja olivat kj-verkon koordinoitu säätö sekä paikallinen säätö energian varastoinnilla tai ilman varastointia. Työssä tarkasteltiin hajautetun tuotannon verkostovaikutuksia jännitteen laatuvaikutusten ja taloudellisten vaikutusten osalta sekä tyypillisimpiä kj-verkkoon kytkettäviä hajautetun tuotannon verkkoonliityntälaitteistoja ja tuotantoteknologioita. Liitettävien tuotantotyyppien osalta keskityttiin lähinnä tuulivoimaan ja pienimuotoiseen CHP-tuotantoon, joille pyrittiin määrittämään lähtötiedot ja periaatteet, joilla verkostosuunnittelun tarpeet täyttävät tilastolliset tuotantokäyrät voitaisiin muodostaa. Tilastollisten tuotantokäyrien toimivuuden ja keskijänniteverkon säätötapojen tarkastelemiseksi tehtiin myös MATLAB®-laskentasimulaattori. Tehdyn MATLAB-simulaattorin avulla voidaan testata erilaisia ideoita ja menetelmiä, jotka tähtäävät jakeluverkon verkkotieto- ja käytöntukijärjestelmien kehittämiseen.