Lastmodellering og energiøkonomisering i smarte distribusjonsnett: Ved anvendelse av ny trinningsstrategi for kraft- og fordelingstransformatorer

Abstract

Omlag halvparten av energitapene i det norske kraftnettet ligger i distribusjonsnettet. Tapsminimering i distribusjonsnettet er derfor viktig for nettselskapene. I denne oppgaven kartlegges energiøkonomiske konsekvenser og muligheter ved økt spenning i distribusjonsnettet. Spenningen økes ved å anvende en ny lastkoblerregulator for krafttransformator med målepunkt i lavspentnettet. For å kartlegge muligheter og konsekvenser av spenningsøkning er det blitt foretatt feltarbeid i og simulering av TrønderEnergis nett på Huseby. Feltarbeidet har som mål å kartlegge spenningsavhengighet for en last med høy andel av termostatstyrte laster. Kartlegging av lastens spenningsavhengighet er avgjørende for å dokumentere at det kan oppnås energitapsbesparelse. Spenningsavhengigheten har blitt kartlagt ved å påføre kraftnettet gjentatte spenningssprang. Spranget er påført ved å endre trinnstilling på krafttransformatoren. Den stasjonære spenningsavhengigheten er evaluert ved å anvende tids- og spenningsavhengige lastmodeller. Den transiente spenningsavhengigheten er modellert ved å beskrive lastresponsen like etter spenningsendring med eksponentialrepresentasjon av lasten. Spenningsavhengighetseksponenten til den transiente responsen har en tendens til å være nær 2, og den stasjonære spenningsavhengigheten innhenter seg helt eller delvis mot lastnivået før spenningsendringen. Konsekvensene av ulike spenningsavhengighetseksponenter med hensyn på tap er diskutert i detalj i denne oppgaven. Simuleringsprogrammet MATPOWER er benyttet for å kartlegge stasjonære spenningsforhold og tap. Stasjonære simuleringsmodeller er etablert ved å benytte en konverter fra PSS\circledR E til MATPOWER, og nettinformasjonssystemet NetBas er kilden til PSS\circledR E-filene. At NetBas er kilden til de konverterte nettmodellene medfører at de anvendte nettmodellene er svært detaljerte. For å utarbeide ny trinningsstrategi på fordelingstransformatorer er det blitt benyttet en forenklet nettmodell som inkluderer høyspentnett og fordelingstransformatorer. Endringen av trinningsstrategi på fordelingstransformatorer er vist å gi en gjennomsnittlig spenningsøkning på 1,6 % i lettlast og 2,8 % i tunglast. Det er blitt utarbeidet en metode for å gjøre tilnærmet modellering av en lastkoblerregulator med fjernregulering i stasjonær lastflyt. Fjernregulering består i å flytte målepunktet til lastkoblerregulatoren fra sekundærsiden på krafttransformatoren til sekundærsiden på en fordelingstransformator. Med denne metoden oppnås det en høyere spenning i de simulerte driftsituasjonene enn med dagens lastkoblerregulator. Simuleringsresultatene viser at med dagens trinningsstrategi på fordelingstransformatorene og fjernregulering vil spenningen over sekundærsiden av krafttransformatoren i enkelte driftsituasjoner kunne øke med så mye som 5,7 %.