Introduksjon av vindkraft i regionalnett med begrenset overføringskapasitet

Abstract

Denne masteroppgaven omhandler stasjonære analyser i forbindelse med utbygningen av en ny vindmøllepark i Ytre Vikna, og er gitt av NTE Nett AS. Gjennom stor introduksjon av vindkraft og småkraft møter nettselskap etter hvert kapasitetsproblemer i regionalnettet. Bakgrunnen for denne oppgaven er at kapasitetsproblemer i mange tilfeller kun oppstår i svært korte tidsperioder i løpet av året. En forenklet lastflytmodell av regionalnettet til NTE Nett AS har blitt utviklet i simuleringsprogrammet MATPOWER. Ved hjelp av lastflytmodellen vil det bli sett på muligheter for å utnytte nettkapasiteten bedre gjennom året ved å anta at effektflyten i systemet kan kontrolleres. Ved å se på den mest kritiske driftssituasjonen i systemet har det blitt vist at det maksimalt kan tillates en innmatning av 30 MW fra vindparken i Ytre Vikna, dersom overbelastning på linjer i systemet skal unngås. En økning i produksjonsinnmatningen til 39 MW bidrar til at kritiske linjer i systemet overbelastes med henholdsvis 106,4 % og 101,1 %. I løpet av et år vil den mest kritiske linjen i systemet overbelastes med 200 MVAh, fordelt på 130 timer når nominell effekt i Ytre Vikna er på 39 MW. Det er utført en følsomhetsanalyse av linjer i systemet ved nedregulering av ulike produksjonsenheter. Generatorspenninger i analysen er definert som PV- kilder med en konstant spenning på 1,00 pu uavhengig av driftssituasjon. Dersom det antas at produksjonen fra elvekraftverket i Fiskumfoss kan reguleres ned, vil det i den mest kritiske driftstimen måtte reguleres ned 6 MW fra elvekraftverket for å unngå flaskehalser i systemet. Ytre Vikna vil for den samme driftstimen måtte regulere ned 14 MW. Ved å øke spenninger i kritisk driftssituasjon vil behovet for nedregulering av produksjon reduseres.Ved å sammenlikne total nedregulering i løpet av et år med total årlig produksjon fra Ytre Vikna, viser resultater at den prosentvise nedregulering vil være relativt lav for installert kapasitet opp til 48 MW (1,9 %). Ved å øke nominell effekt ytterligere vil nedregulering øke og det vil kunne oppstå flaskehalsproblemer i andre deler av nettet. På grunn av begrensninger i lastflytmodellen og simuleringsverktøy som benyttes har det blitt observert problemer med reaktiv effektflyt i nettmodellen. Da generatorspenninger holdes konstant uavhengig av driftssituasjonen, vil det i timer med høy overføring av aktiv effekt bidra til stort behov for reaktiv effekt for å holde spenninger lave.