Aurinkosähköinvertteri sähkönjakeluverkon loistehon hallinnassa ja jännitteensäädössä
Rannanmaa, Joona (2019)
Kandidaatintyö
2019
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019090226297
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019090226297
Tiivistelmä
Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää aurinkosähköinvertterin käyttöä sähkönjakeluverkon loistehon hallinnassa ja jännitteensäädössä. Tutkimuksessa tarkasteltiin erilaisia inverttereiden ohjauskeinoja, sekä erilaisia säädöksiä liittyen inverttereiden verkkoon liittämiseen. Työssä tutkittiin myös mitä hyötyä aurinkosähköinverttereiden käytöstä olisi tavalliselle kuluttajalle ja sähköverkkoyhtiöille. Työ tehtiin kirjallisuustutkimuksena.
Inverttereiden ohjauskeinoina tutkittiin cos(φ)P, cos(φ) ja Q(U) ohjauksia, sekä työssä selvitettiin, olisiko kannattavinta toteuttaa ohjaukset keskitettynä vai paikallisena. Q(U)-ohjauksessa on mahdollista, etteivät alkupään invertterit osallistu kompensointiin, jos jännite ei nouse tarpeeksi suureksi. Tämä voidaan välttää cos(φ)P-ohjauksella, jossa kompensoinnin määrä määräytyy tuotetun paikallisen pätötehon mukaan, mutta tällöin saattaa aiheutua turhaa kompensointia huippukuorman ja huipputuotannon tapahtuessa samaan aikaan. Tätä taas ei tapahdu Q(U)-ohjauksessa, koska se toimii verkon jännitteen mukaan.
Inverttereiden hyödyntäminen voisi vähentää loistehoon liittyviä kuluja sähköverkkoyhtiöille, mikä taas voisi välttää sähkönsiirtomaksujen kasvattamisen ja hidastaa verkon päivittämisen tarvetta. Tosin pientuotanto voi toimia vain avustavana säätönä johtuen pienjänniteverkon suuresta R/X-suhteesta. The aim of this study was to investigate the use of a solar inverter in the control of reactive power and voltage regulation of the electricity distribution network. The benefits of using a photovoltaic inverter for ordinary consumers and electricity network companies were also explored. The work was done as a literary study.
The examined controls for inverters were the cos(φ)P, cos(φ) and Q(U) controls, and whether it would be most optimal to execute controls in a centralized or local manner. In Q(U)-control, it is possible that the upstream inverters will not participate in the compensation if the voltage doesn’t rise high enough. This can be avoided by the cos(φ)P-control, where the amount of compensation is determined by the local power output. However, it may result in unnecessary compensation if peak load and peak production occur at the same time.
In power generation, utilizing this technology could reduce the costs associated with reactive power for electricity network companies, which in turn could avoid increasing electricity transmission charges and slowing down the need for network upgrades. However, small-scale production can only function as an auxiliary control due to the high R/X ratio of the low voltage network.
Inverttereiden ohjauskeinoina tutkittiin cos(φ)P, cos(φ) ja Q(U) ohjauksia, sekä työssä selvitettiin, olisiko kannattavinta toteuttaa ohjaukset keskitettynä vai paikallisena. Q(U)-ohjauksessa on mahdollista, etteivät alkupään invertterit osallistu kompensointiin, jos jännite ei nouse tarpeeksi suureksi. Tämä voidaan välttää cos(φ)P-ohjauksella, jossa kompensoinnin määrä määräytyy tuotetun paikallisen pätötehon mukaan, mutta tällöin saattaa aiheutua turhaa kompensointia huippukuorman ja huipputuotannon tapahtuessa samaan aikaan. Tätä taas ei tapahdu Q(U)-ohjauksessa, koska se toimii verkon jännitteen mukaan.
Inverttereiden hyödyntäminen voisi vähentää loistehoon liittyviä kuluja sähköverkkoyhtiöille, mikä taas voisi välttää sähkönsiirtomaksujen kasvattamisen ja hidastaa verkon päivittämisen tarvetta. Tosin pientuotanto voi toimia vain avustavana säätönä johtuen pienjänniteverkon suuresta R/X-suhteesta.
The examined controls for inverters were the cos(φ)P, cos(φ) and Q(U) controls, and whether it would be most optimal to execute controls in a centralized or local manner. In Q(U)-control, it is possible that the upstream inverters will not participate in the compensation if the voltage doesn’t rise high enough. This can be avoided by the cos(φ)P-control, where the amount of compensation is determined by the local power output. However, it may result in unnecessary compensation if peak load and peak production occur at the same time.
In power generation, utilizing this technology could reduce the costs associated with reactive power for electricity network companies, which in turn could avoid increasing electricity transmission charges and slowing down the need for network upgrades. However, small-scale production can only function as an auxiliary control due to the high R/X ratio of the low voltage network.