Grid codes in distributed generation
Kaijansinkko, Niklas (2025)
Diplomityö
2025
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20251028103698
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20251028103698
Tiivistelmä
The increasing penetration of converter-based electricity generation has reshaped the technical and operational requirements placed on power generating plants. This thesis examines the suitability of active front-end rectifier based variable frequency drives as power generating units within -plant, focusing on their compliance with grid codes. The work identifies how grid code requirements affect the design and operation of converter-based power generating units, how compliance can be verified, and the future of converter-based distributed generation.
The study combines a comprehensive literature review with expert interviews. Findings highlight that compliance is managed through a life-cycle process: type testing, simulation studies with validated simulation models, onsite commissioning, and ongoing monitoring. While overall compliance responsibility rests with the power generating plant owner, power generating unit manufacturers play a central role by providing compliant solutions, validated simulation models, and technical documentation. Unit certificates simplify and accelerate the approval process but do not guarantee grid access on their own. Simulation models, validated through recognized guidelines, are essential tools from manufacturers through power generating plant owners to network operators. Sähköntuotannon kasvu suuntaajiin perustuvilla ratkaisuilla on muovannut voimalaitoksille asetettuja teknisiä ja toiminnallisia vaatimuksia. Tämä opinnäytetyö tarkastelee aktiivisella tasasuuntaajalla varustettujen taajuusmuuttajien soveltuvuutta sähköä tuottaviksi yksiköiksi muodostaen voimalaitoksen, keskittyen yksiköiden vaatimustenmukaisuuteen verkkosääntöjen näkökulmasta. Työssä selvitetään, miten verkkosääntöjen vaatimukset vaikuttavat taajuusmuuttajapohjaisten sähköä tuottavien yksiköiden suunnitteluun ja käyttöön, miten vaatimustenmukaisuus voidaan todentaa sekä miten suuntaajakytkettyjen sähköntuotannon muotojen tulevaisuus nähdään.
Tutkimus yhdistää laajan kirjallisuuskatsauksen ja asiantuntijahaastattelut. Tulokset osoittavat, että vaatimustenmukaisuutta hallitaan koko elinkaaren kattavan prosessin kautta: tyyppitestauksilla, varmennettuihin malleihin perustuvilla simulointitutkimuksilla, käyttöönottotesteillä liityntäpisteessä sekä jatkuvalla seurannalla. Vaikka kokonaisvastuu vaatimustenmukaisuudesta kuuluu voimalaitoksen omistajalle, sähköä tuottavien yksiköiden valmistajilla on keskeinen rooli tarjoamalla vaatimustenmukaisia ratkaisuja, varmennettuja simulointimalleja ja teknistä dokumentaatiota. Yksikkösertifikaatit yksinkertaistavat ja nopeuttavat hyväksymisprosessia, mutta eivät yksinään takaa verkkoon liittämistä. Simulointimallit, joita varmennetaan tunnistettujen ohjeiden mukaisesti, ovat keskeisiä työkaluja niin valmistajille, voimalaitoksien omistajille kuin verkonhaltijoillekin.
The study combines a comprehensive literature review with expert interviews. Findings highlight that compliance is managed through a life-cycle process: type testing, simulation studies with validated simulation models, onsite commissioning, and ongoing monitoring. While overall compliance responsibility rests with the power generating plant owner, power generating unit manufacturers play a central role by providing compliant solutions, validated simulation models, and technical documentation. Unit certificates simplify and accelerate the approval process but do not guarantee grid access on their own. Simulation models, validated through recognized guidelines, are essential tools from manufacturers through power generating plant owners to network operators.
Tutkimus yhdistää laajan kirjallisuuskatsauksen ja asiantuntijahaastattelut. Tulokset osoittavat, että vaatimustenmukaisuutta hallitaan koko elinkaaren kattavan prosessin kautta: tyyppitestauksilla, varmennettuihin malleihin perustuvilla simulointitutkimuksilla, käyttöönottotesteillä liityntäpisteessä sekä jatkuvalla seurannalla. Vaikka kokonaisvastuu vaatimustenmukaisuudesta kuuluu voimalaitoksen omistajalle, sähköä tuottavien yksiköiden valmistajilla on keskeinen rooli tarjoamalla vaatimustenmukaisia ratkaisuja, varmennettuja simulointimalleja ja teknistä dokumentaatiota. Yksikkösertifikaatit yksinkertaistavat ja nopeuttavat hyväksymisprosessia, mutta eivät yksinään takaa verkkoon liittämistä. Simulointimallit, joita varmennetaan tunnistettujen ohjeiden mukaisesti, ovat keskeisiä työkaluja niin valmistajille, voimalaitoksien omistajille kuin verkonhaltijoillekin.