Stabilitetsanalyse ved integrasjon av Midtfjellet Vindpark i kraftsystemet

Abstract

Samandrag Sunnhordland Kraftlag (SKL) ynskjer å undersøkja integrasjon av Midtfjellet Vindpark (MVP) på 150 MW i kraftsystemet, spesielt integreringa i 66 kV-nettet og endringa som er pålagd i nettet. Det er i konsesjonen beskrive sanering av line mellom Årskog og Stord sekundærstasjon, seinast 10 år etter at vindparken er sett i drift. Alle analysar er utført med grunnlag i at denne saneringa er utført, i tillegg er det lagt til grunn ei opprusting i 66 kV-nettet på ulike overføringar som er planlagde i SKL regi. Det er utført lastflytanalyse for to nye case, som er meir ekstrem enn i forprosjektet, eksportsituasjon (case1) og importsituasjon (case2). Den viktigaste delen av arbeidet som er utført, er dynamiske analyser av nettet ved feilsituasjonar og utkopling av overføringar. Ein annan viktig analyse er små-signal stabiliteten i nettdelen. SKL ynskjer i hovudsak å påvisa eventuelle dynamiske problemstillingar ved integrasjon av vindparken. For å undersøkja dette må det etablerast ein grunnmodell i SIMPOW med både statisk modell for lastflyten og dynamisk modell for dynamiskanalysar og små-signal stabilitetsanalysar. Den statiske modellen vart etablert under forprosjektet medan den dynamiske modellen er modellert i dette arbeidet. Dei sentrale delane i denne hovudoppgåva er Etablering av dynamiskmodell av nettet i Sunnhordland/Haugalandet i simuleringsprogrammet SIMPOW. Kort teoridel, inkludert ein presentasjon av krava til nettilkopling frå FIKS [3]. Dynamiske stabilitetsanalysar i området for tilknyting av vindparken, for å påvisa eventuelle problem med integrasjon av Midtfjellet Vindpark. Påvisa eigenverdiane i nettet som er modellert, å vurdera dempinga for desse eigenverdiane. Oppsummering og konklusjon: Analysane viser at vindparken ikkje vil skapa problem i ein normal driftsituasjon i nettet. Lastflytanalysen viser at effekten frå MVP i all hovudsak vil flyta mot Stord, Spanne og Håvik på 300 kV-nettet i normaldrift. Spenninga og belastninga er innanfor grenser som er definert i dei ulike nettdelane. Den einaste situasjonen som viste problem med spenning i eksportsituasjonen (case1), var utkopling av begge transformatorane i Stord sekundærstasjon, dette er ein dramatisk situasjon (N-2). Dette er ein situasjon som ikkje er haldbar, spesielt med høg last i nettet som i importsituasjonen (case2). Nettet i importsituasjonen (case2) er belasta over 100 % meir enn i eksportsituasjonen (case1). Dette skapar større problem med å oppretthalda spenninga ved høg last og utkopling av overføringar i 66 kV-nettet. Her er generatoren i Eikelandsosen spesielt viktig for å oppretthalda spenninga innan driftsområdet i nettet mellom Langeland og Fusa. Det kan oppstå problem med overbelastning i 66 kV-nettet dersom vindparken er drifta med tilkopling berre til 66 kV-nettet. Effekten frå MVP må då overførast til Stord sekundærstasjon gjennom 66 kV-nettet. Spesielt ved lavlast og produksjon i Eikelandsosen. Dette problemet kan bli større ved integrasjon av nye vasskraftgeneratorar i dette området. Overføringa mellom Langeland og Stord sekundærstasjon er sentral, då effekten frå både generator i Eikelandsosen og MVP må overføraste her. Dersom MVP er tilkopla til 66 kV-nettet, kan spenningsregulering her, samt effektproduksjon oppretthalda ein god driftsituasjon, dette visast spesielt ved tilkopling til 66 kV-nettet på ende. Små-signal analysar av eksportsituasjonen (case1) viser at alle eigenverdiane er godt dempa, dei har alle eit dempeforhold over 5 %. I importsituasjonen (case2) der det berre er generatoren i Eikelandsosen som er tilkopla nettet, er det berre 2 eigenverdiar med demping under -3, men desse har eit dempeforhold over 5 %. Vidare analysar rundt eksportsituasjonen (case1), viser eit stabilt system som er godt dempa, både ovanfor lastendring og topologiendring i 66 kV-nettet i det området MVP skal integrerast. Analysane viser at eigenverdiane er meir sensitive for topologiendring enn lastendring. Det er utelatt å vurdera ein del problem som ligg til utbyggjar av MVP og Statnett i denne rapporten. Vidare arbeid: Ein vidare analyse bør utførast rundt integrasjon av dei mindre vasskraftgeneratorane som er planlagt integrert på radialen mot Eikelandsosen/Fusa. Det er nødvendig med lastflyt, dynamiske og små-signal stabilitetsanalysar, rundt dette. Den einaste større problemstillinga som vart påvist ved tilkopling av MVP til 66 kVnettet er dersom MVP driftast på ende i 66 kV-nettet. Ved denne driftsituasjonen kan det vera nødvendig å redusera produksjon i Eikelandsosen for å unngå overlast på overføringa mellom Langeland og Stord sekundærstasjon. Dette bør undersøkast med utvida lastflytanalyse etter at ny produksjon på radialen mot Eikelandsosen/Fusa er integrert. Det bør simulerast kortslutning på MVP og andre samleskinner i 66 kV-nettet når vindparken berre er tilkopla her, og ligg på ende. Det er ikkje beskrive den type simuleringar i casebeskrivelsen. Det vart under arbeidet vurdert som ein viktig analyse, dermed blei det gjort fleire simuleringar med kortslutning i 66 kV-nettet. Desse simuleringane viste høgfrekvente svingningar som må analyserast vidare, og årsaka til desse må påvisast. Det er antatt at dei stammar frå den aggregerte modellen av vindturbinane med frekvensomformar.