| dc.description.abstract | Utfordringer i forbindelse med nettilknytning er i mange prosjekter en hindring for god utnyttelse av de verdifulle vindkraftressursene som finnes i Norge. Tradisjonelle tilnærminger for kapasitetsvurdering ved nettilknytning av nye produksjonsenheter i Norge tar ikke hensyn til mulighetene ved å bruke smartgrid-løsninger for å utnytte tilgjengelig kapasitet best mulig. Det er her vist at det kan være økonomisk gevinst i å legge opp til større vindkraftutbygging enn det dagens praksis for kapasitetsvurdering tillater. Når belastningen i nettet er gitt av en kombinasjon av forbruk og produksjon fra ulike kilder, vil effektflyten variere over et stort spenn, og ytterpunktene representerer svært usannsynlige scenarier. Å bruke ytterpunktene som dimensjonerende tilfeller blir derfor misvisende, og gir dårlig utnyttelse av den ressursen som kapasiteten i kraftnettet er.Ved å etablere kommunikasjonssystemer for å gjøre utvalgte målinger i nettet tilgjengelig for en regulator i et kraftverk, kan overbelastning forhindres med dynamisk regulering. Selv om nedregulering vil bety produksjonstap for et vindkraftverk, kan det være økonomisk gunstig. Dette er vurdert med basis i et case-studie av et vindkraftprosjekt i Ostfold. Ved bruk av produksjonsbegrensning kan utbyggingen økes fra 60 MW til 81 MW, og gi større inntekt i forhold til investeringskostnaden. Grunnen til dette er at investeringskostnaden pr MW utbygging går ned med 1,8 %, og det mer enn kompenserer for de omtrent 0,9 % som den relative inntekten reduseres med på grunn av produksjonsbegrensning og økt marginaltap.Ved å bruke for eksempel tyristorstyrt fasevinkelregulator med ytelse på 10 MVA til å fordele effektflyten optimalt mellom parallelle overføringskorridorer i case-prosjektet, kan tapene i kraftnettet reduseres, og behovet for produksjonsbegrensning nesten elimineres. Nåverdien av inntekten fra dette tiltaket er beregnet til 14,8 millioner NOK, og det vil være lønnsomt dersom kostnaden i forbindelse tiltaket ikke overstiger dette.For å kunne dra nytte av potensialet i ny teknologi og tankegang, er det essensielt å kunne vurdere virkningene gjennom modellering og simulering. Det har vist seg å være en utfordring å få gjennomført de nødvendige analysene med den funksjonaliteten som er i eksisterende programvare. Det er derfor utviklet tilpassede analyseverktøy for å kunne vurdere de relevante problemstillingene og samtidig inkludere mulighetene med ukonvensjonelle tekniske løsninger.Ved å gå vekk fra tankegangen om at worst case scenario er dimensjonerende, kan en ikke lenger se på en enkelt driftssituasjon, men må ta hensyn til alle mulige tilfeller. For å gjøre det, er det brukt statistiske tilnærminger for å beskrive variasjonen i vann- og vindkraftproduksjon, og disse er kombinert med tidsserier for forbruk, eksport, kraftpriser og marginaltapssatser. For å ta dette med inn i beregningene er det utviklet en utvidelse til lastflytprogrammet Matpower i Matlab®, som gir støtte for tidsserier og egendefinerte regulatorfunksjoner. For å kunne gjøre modelleringen i grafisk grensesnitt i PSS®E er det også utviklet et konverteringsprogram for å overføre nettmodeller fra PSS®E til Matpower.Dynamiske problemstillinger er vurdert ved hjelp av lineær analyse og dynamiske simuleringer. Det er etablert en dynamisk modell av kraftnettet i PSS®E, men utvikling av regulatorer for PSS®E er en omfattende jobb, og det er derfor valgt å etablere nye regulatormodeller utenfor programmet. For å gjøre lineær analyse er det derfor utviklet verktøy for å hente den lineariserte nettmodellen fra PSS®E inn i Matlab®, og utvide denne med tilbakekoblinger gjennom egendefinerte regulatorer. Egenverdiberegningen i Matlab® er også utvidet til å kunne vise hvordan egenverdiene påvirkes av andre systemendringer, og utskrift av mode-shapes. Dynamisk simulering for systemet med de eksterne regulatorene er gjort ved å programmere regulatorene i Python-skript med grensesnitt mot den dynamiske simuleringen i PSS®E, slik at simuleringen kan kjøres parallelt og utveksle variabler for hvert tidsskritt i den numeriske integrasjonen. Regulatorene som brukes i systemet er designet for å kunne regulere belastningen i flaskehalser uten avvik, samtidig som stabilitetshensyn ivaretas. Det oppnås ved å sette forsterkningene så lave at reguleringsprosessene går sakte nok til å unngå frekvensområdene for svakt dempede egenverdier i systemet. Ved bruk av både produksjonsbegrensning og fasevinkelregulering vil regulatorene påvirke hverandre, og det er derfor beregnet hvordan parameterinnstillingene kan samordnes for å unngå oscillasjoner eller oversving. Både lineær analyse og dynamiske simuleringer bekrefter at regulatordesignet som er brukt fungerer i henhold til designkriteriene. | nb_NO |
