Hydro turbines in power system balancing
Muikku, Joonas (2018)
Diplomityö
2018
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018080233325
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018080233325
Tiivistelmä
This thesis was done for Fortum Heat and Power Co.’s, Hydro and Trading and Asset Optimisation teams. The goal of this thesis was to orientate to upcoming changes casted by the Nordic transmission system operators, to transpose the demands in to the Fortum owned Kaplan powered hydropower fleet.
This Master’s thesis provides theoretical background for the Nordic power system, hydropower production, hydropower control systems and frequency control. Frequency control products are produced to large extent using hydropower, thus offering value increase for the existing hydropower plant fleet. To keep this value increase, a research is needed to examine the current state and capabilities of the hydropower fleet, so that preparative actions can be taken to maintain the offered frequency control capacity.
To achieve these goals, cooperation with Fortum hydropower specialists and Finnish transmission system operator, Fingrid was carried out. The results of this research are presented in a form of a ranking system, which illustrates the capabilities of hydropower fleet compared to a test case, which was done during this research. Tämä diplomityö on tehty Fortum Heat and Power Oy:lle, Hydro ja Trading and Asset Optimisation tiimien tilauksesta. Työn tavoite oli tutustua uusiin Pohjoismaisten kantaverkko-operaattoreiden luomiin muutoksiin, ja kohdentaa uudet vaatimukset Fortumin omistamaan, Kaplan turbiineilla varustettuun vesivoimaan.
Diplomityö tarjoaa teoreettisen taustan Pohjoismaisen sähköverkon tilasta, vesivoimatuotannosta, vesivoiman säätösysteemeistä ja verkon taajuussäädöstä. Kantaverkon taajuuden säätötuotteet tuotetaan suurilta osin vesivoimalla, mahdollistaen lisäarvon olemassa olevalle vesivoimalle. Lisäarvon ylläpitämiseksi tarvitaan tutkimus, jossa selvitetään vesivoimalaitosten nykyinen tila ja kyvykkyys. Näin tarvittavat muutokset ja valmistelut voidaan tehdä ajoissa ja turvata tarjottu säätövoimakapasiteetti.
Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi tehtiin yhteistyötä Fortumin vesivoimaspesialistien ja Suomen kantaverkko-operaattori Fingridin kanssa. Tutkimuksen tulokset on esitetty vertailutaulukossa, mikä kuvaa jokaisen vesivoimalaitoksen kykyä täyttää vaatimukset verrattuna tutkimuksen aikana tehtyyn verrokkikokeeseen.
This Master’s thesis provides theoretical background for the Nordic power system, hydropower production, hydropower control systems and frequency control. Frequency control products are produced to large extent using hydropower, thus offering value increase for the existing hydropower plant fleet. To keep this value increase, a research is needed to examine the current state and capabilities of the hydropower fleet, so that preparative actions can be taken to maintain the offered frequency control capacity.
To achieve these goals, cooperation with Fortum hydropower specialists and Finnish transmission system operator, Fingrid was carried out. The results of this research are presented in a form of a ranking system, which illustrates the capabilities of hydropower fleet compared to a test case, which was done during this research.
Diplomityö tarjoaa teoreettisen taustan Pohjoismaisen sähköverkon tilasta, vesivoimatuotannosta, vesivoiman säätösysteemeistä ja verkon taajuussäädöstä. Kantaverkon taajuuden säätötuotteet tuotetaan suurilta osin vesivoimalla, mahdollistaen lisäarvon olemassa olevalle vesivoimalle. Lisäarvon ylläpitämiseksi tarvitaan tutkimus, jossa selvitetään vesivoimalaitosten nykyinen tila ja kyvykkyys. Näin tarvittavat muutokset ja valmistelut voidaan tehdä ajoissa ja turvata tarjottu säätövoimakapasiteetti.
Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi tehtiin yhteistyötä Fortumin vesivoimaspesialistien ja Suomen kantaverkko-operaattori Fingridin kanssa. Tutkimuksen tulokset on esitetty vertailutaulukossa, mikä kuvaa jokaisen vesivoimalaitoksen kykyä täyttää vaatimukset verrattuna tutkimuksen aikana tehtyyn verrokkikokeeseen.