Sähköisen ajoneuvokannan kasvun aiheuttaman huipputehonsiirron tarpeen muutos Lappeenrannan Energiaverkot Oy:n pienjännitejakeluverkossa

Abstract

Liikenteen aiheuttamien kasvihuonekaasupäästöjen seurauksena autovalmistajat tavoittelevat pienempipäästöisten autojen tuotantoa. Viime aikoina ladattavat sähköautot ovat yleistyneet voimakkaasti, minkä seurauksena on herännyt kysymyksiä sähkönjakeluverkkojen kantokyvystä sähköisen liikenteen korvatessa perinteistä autokantaa entistä enemmän.

Tämän kandidaatintyön tavoitteena on muodostaa arvio kahden tarkasteltavan muuntopiirin alueella ilmenevistä kuormituksista pienjännitejohtolähdöissä sekä jakelumuuntajissa. Tarkoituksena on selvittää, riittääkö nykyisten tehonsiirtokapasiteetin kannalta oleellisimpien verkkokomponenttien tehonsiirtokyky tarkasteltavilla kohteilla koko ajoneuvokannan muuttumisen täysin ladattaviksi sähköautoiksi.

Työn tavoitteeseen pääsemiseksi on tarkoituksena muodostaa johtolähtö- sekä muuntajakohtaiset lataustehotuntisarjat. Lataustehotuntisarjat summataan vuoden 2020 tuntikohtaisen pohjakuorman päälle. Lataustehojen ja pohjakuormien summien avulla voidaan tarkastella verkkokomponenttien tehonsiirtokapasiteetin riittävyyttä ajoneuvokannan sähköistymisen jälkeen. Lisäksi lataustehojen ja pohjakuormien summien avulla voidaan tarkastella kuormitusten muutoksia sekä pysyvyyskäyriä, joiden avulla pystytään tulkitsemaan, onko tehonsiirtokapasiteetti mahdollisesti ylitetty ja jos on, niin kuinka kauan kapasiteetti tietyllä tarkastelujaksolla ylittää sallitun kapasiteetin arvon.

Työn tulosten perusteella vuoden suurimmat kuormitukset sekä muuntajilla että johtolähdöillä pysyvät sallituissa rajoissa. Jakelumuuntajien kuormitukset kuitenkin ovat ajoittain melko lähellä muuntajien nimellistehoja, jolloin ei jää kapasiteettia tehonsiirron kasvulle. Näin ollen tarkasteltavien kohteiden tehonsiirtokapasiteetin riittäessä alueiden lataustehon siirtotarpeen kasvulle, ei ole akuuttia tarvetta kapasiteetin lisäämiselle tehon-siirtokapasiteetin riittävyyden näkökulmasta.

Increased concern on transportations greenhouse gas emissions is driving car manufacturing companies to manufacture lower emissions cars. Recently, chargeable electric cars or EVs have become more common, which has caused questions about the capability of the electricity distribution network to transfer the increasing peak power demand.

The objective of this bachelor’s thesis is to form an indicative estimate for loads occurring in low voltage customer nodes and in distribution transformers in area of two transformer circuits under consideration. The aim of this study is to investigate if existing components relevant to power distribution capacity are capable of transferring the load caused by EV charging when the whole fleet of vehicles in the case area has been replaced by Evs.

To achieve the main objective of the thesis, aim is to form an hourly charging power data series that appear in the low voltage customer nodes and in the distribution transformers. The hourly charging power data series are summed over the 2020 base loads to form an hourly data series of the total loads. With these newly formed total loads and 2020 base loads, it can be estimated if the present components of the power distribution system are capable of transferring the increased peak power demand.

Based on the results of the work, the annual maximum loads of both distribution transformers and line outputs remain within the permissible limits. However, the loads in the distribution transformers are at times quite close to the rated capacities of the transformers, leaving no capacity for power demand growth. Nonetheless, for now there seems to be no immediate need to increase the power distribution capacity of the low voltage network.