Spenningsforhold og tiltak i distribusjonsnett med betydelige innslag av småskala distribuert produksjon og elektriske energilagre
Master thesis
Date
2015Metadata
Show full item recordCollections
- Institutt for elkraftteknikk [2482]
Abstract
I fremtiden er det forventet at mengden solcelleanlegg tilknyttet distribusjonsnettet vil øke betraktelig. Dette skaper utfordringer da distribusjonsnettet i utgangspunktet ikke er dimensjonert for innmating av effekt fra lokale produksjonsenheter. Det vil etter hvert bli nødvendig med tiltak for å sikre at leveringskvaliteten, og særlig spenningsforholdene, er tilfredsstillende. For å være forberedt på utviklingen som vil finne sted innen distribuert produksjon er det viktig at nettselskaper forbereder seg ved å studere problemstillinger som er aktuell i egne områder, og hvordan disse kan håndteres.I denne masteroppgaven undersøkes distribuert produksjon tilkoblet lavspenningsnettet. Dette gjøres ved simuleringer i programmet Powel NetBas, hvor solceller ble tilkoblet et boligområde i Trondheim. Det ble konstruert seks case hvor tilgjengelige takareal på hus tilknyttet lavspenningskretsen benyttes til produksjon av solkraft ved hjelp av solceller. Simuleringer av gradvis tilkobling av solcelleanlegg, samt solcelleanlegg på alle hus på lavspenningskretsen ble studert for å avdekke utfordringer som oppstår med betydelige mengder distribuert produksjon i lavspenningsnettet. Videre ble ulike tiltak som kan ha positiv effekt i tilfeller der grenseverdier overskrides studert. Tiltakene som ble simulert er styring av aktiv og reaktiv effekt, energilagring og trinning av transformator. I løpet av 20 år er det ventet en betraktelig forbedring av virkningsgrad for solceller. For å se på hva dette kan ha å si for lavspenningsnettet ble det uført simuleringer med høyere systemvirkningsgrad. Nettet i lavspenningskretsen som simuleres anses som sterkt, noe som gjør at mengden distribuert produksjon som kan tilknyttes uten problemer er høy. Innmating av effekt på lavspenningskretsen har positiv innvirkning på spenning og tap i nettet til et visst punkt. Betydelige mengder solceller tilknyttet lavspenningsnettet fører til store spenningsvariasjoner gjennom dag og sesong, og kan øke effekttapet og overbelaste komponenter i nettet. For at størrelser skal holde seg innenfor grenseverdier er tiltak nødvendig etter hvert som innmatet effekt fra solceller stiger. Området simulert i NetBas har kapasitet til å ta imot rundt 340 kW fra solcelleanlegg på kritiske tidspunkt uten tiltak. Med innmating av ytterlige effekt kreves tiltak for å opprettholde tilfredsstillende spenningsforhold. Simuleringer utført med tanke på en fremtidig situasjon med høye systemvirkningsgrader viser at belastning av det eksisterende nettet kan bli en flaskehals fremfor spenningsforholdene. Grenseverdiene benyttet i arbeidet er hentet fra RENs retningslinjer.Simuleringene viser at konsum av reaktiv effekt senker spenningsbåndet, men reduserer det ikke i særlig grad. Videre medfører dette tiltaket økt belastning av komponenter og tap i lavspenningsnettet. Reduksjon av aktiv effekt reduserer spenningsbåndet og effekttapet. Det samme gjelder energilagring i lavspenningskretsen, et tiltak som krever kostbare innvesteringer i batteribanker. Trinning av transformator flytter spenningsbåndet, og kan være et godt tiltak om spenningsverdiene er innenfor grenseverdier de nødvendige tidsperiodene. Med manuell trinning vil dette si sommer og vinterhalvår, og kan være vanskelig å gjennomføre uten brudd på retningslinjer. Om en benytter trinnkobling transformator med last blir tidsperiodene kortere og kravene enklere å overholde. Sammenligning av lastprofil mellom modellen benyttet for simuleringer i denne oppgaven og målte data fra felt viste store forskjeller. Forbruksmønster for laster tilknyttet nettet endrer seg etterhvert som ny teknologi blir tatt i bruk, og har i mange tilfeller store avvik fra den tradisjonelle Velanders formel. Mer tilpassede lastprofiler vil være en fordel i flere situasjoner, eksempelvis for mer nøyaktig informasjon ved drift og planlegging av nettet. Dette kan ha betydning for simuleringer og videre dimensjonering av nytt nett og tiltak eller omlegging av effektflyt i eksisterende nett.