Verkon vakauden hallinta synteettisen inertian avulla
Hartikainen, Harri (2024)
Diplomityö
2024
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024112797099
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2024112797099
Tiivistelmä
Uusiutuvan sähköntuotannon voimakas lisääntyminen on vähentänyt verkon vakauden kannalta tärkeän inertian määrää. Koska vaihtelevan sähköntuotannon osuus on kasvanut voimakkaasti ja on kasvussa edelleen, verkon vakauden hallinta edellyttää kulutuksen joustoa, energian varastointia ja synteettisen inertia tuottamista.
Tutkimuksessa kuvataan verkon stabiiliuden määritelmät ja stabiiliusongelmien mahdollinen lisääntyminen verkkokonverttereiden lisääntyessä ja luontaisen inertian vähentyessä. Tutkimuksessa on selvitetty erilaisten energiavarastojen teknisiä ominaisuuksia ja niiden kannattavuutta synteettisen inertian tuottamiseen. Työssä käsitellään erilaisten konverttereiden soveltuvuutta inertian tuottamiseen ja niiden välisiä eroja.
Tämä tutkimus on osa laajempaa synteettisen inertian tutkimushanketta, joka on Kaakkois-Suomen ja Tampereen Ammattikorkeakoulun yhteishanke.
Tässä tutkimuksessa suunnitellaan mikroverkko ja synteettistä inertiaa tuottava laite Kaakkois-Suomen Ammattikorkeakoulun laboratorioon. Työssä mitoitetaan ja simuloidaan suunniteltu laite ja simuloinnin tulokset esitetään MATLAB-simulointiohjelman avulla.
Suunniteltu mikroverkko ja synteettistä inertiaa tuottava laite on todettu toimivaksi kokonaisuudeksi. Laitteeseen suunniteltu konvertteri vastaa verkon taajuuden ja jännitteen muutoksiin syöttämällä verkkoon sekä pätötehoa että loistehoa. Suunnitelma todetaan toimivaksi, jota voi lähteä kehittämään käytännön toteutukseksi. The sharp increase in renewable electricity production has reduced the amount of inertia that is important for grid stability. Because the share of variable electricity production has grown significantly and continues to increase, managing grid stability requires demand flexibility, energy storage, and the production of synthetic inertia.
This study describes the definitions of grid stability and the growing stability issues as the share of converter connected electricity production and consumption increases and natural inertia decreases. The research examines the technical characteristics of different energy storage systems and their feasibility for producing synthetic inertia. The study also discusses the suitability of various converters for inertia production and their differences.
This research is part of a broader synthetic inertia research project, which is a collaboration between the South-Eastern Finland University of Applied Sciences and Tampere University of Applied Sciences.
In this study, a microgrid and a device for producing synthetic inertia are designed for the laboratory of the South-Eastern Finland University of Applied Sciences. The designed device is dimensioned and simulated, and the simulation results are presented using the MATLAB simulation software.
The designed microgrid and inertia-producing device have been found to function effectively as a whole. The converter designed for the device responds to changes in grid frequency and voltage by supplying both active and reactive power to the grid. The plan is confirmed as functional and ready for further development into a practical implementation.
Tutkimuksessa kuvataan verkon stabiiliuden määritelmät ja stabiiliusongelmien mahdollinen lisääntyminen verkkokonverttereiden lisääntyessä ja luontaisen inertian vähentyessä. Tutkimuksessa on selvitetty erilaisten energiavarastojen teknisiä ominaisuuksia ja niiden kannattavuutta synteettisen inertian tuottamiseen. Työssä käsitellään erilaisten konverttereiden soveltuvuutta inertian tuottamiseen ja niiden välisiä eroja.
Tämä tutkimus on osa laajempaa synteettisen inertian tutkimushanketta, joka on Kaakkois-Suomen ja Tampereen Ammattikorkeakoulun yhteishanke.
Tässä tutkimuksessa suunnitellaan mikroverkko ja synteettistä inertiaa tuottava laite Kaakkois-Suomen Ammattikorkeakoulun laboratorioon. Työssä mitoitetaan ja simuloidaan suunniteltu laite ja simuloinnin tulokset esitetään MATLAB-simulointiohjelman avulla.
Suunniteltu mikroverkko ja synteettistä inertiaa tuottava laite on todettu toimivaksi kokonaisuudeksi. Laitteeseen suunniteltu konvertteri vastaa verkon taajuuden ja jännitteen muutoksiin syöttämällä verkkoon sekä pätötehoa että loistehoa. Suunnitelma todetaan toimivaksi, jota voi lähteä kehittämään käytännön toteutukseksi.
This study describes the definitions of grid stability and the growing stability issues as the share of converter connected electricity production and consumption increases and natural inertia decreases. The research examines the technical characteristics of different energy storage systems and their feasibility for producing synthetic inertia. The study also discusses the suitability of various converters for inertia production and their differences.
This research is part of a broader synthetic inertia research project, which is a collaboration between the South-Eastern Finland University of Applied Sciences and Tampere University of Applied Sciences.
In this study, a microgrid and a device for producing synthetic inertia are designed for the laboratory of the South-Eastern Finland University of Applied Sciences. The designed device is dimensioned and simulated, and the simulation results are presented using the MATLAB simulation software.
The designed microgrid and inertia-producing device have been found to function effectively as a whole. The converter designed for the device responds to changes in grid frequency and voltage by supplying both active and reactive power to the grid. The plan is confirmed as functional and ready for further development into a practical implementation.