Aurinkovoimalan vaihtosuuntaajien loistehon kompensointi ja hyödyntäminen
Ylisirniö, Eljas (2020)
2020
Sähkötekniikan DI-tutkinto-ohjelma - Degree Programme in Electrical Engineering, MSc (Tech)
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2020-04-20
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202004153240
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202004153240
Tiivistelmä
Jakeluverkkoyhtiöiden verkon kaapelointi säävarman sähköverkon takaamiseksi on kasvattanut verkkoyhtiöiden loistehon kompensointitarvetta. Ilman kompensointia jakeluverkkoyhtiöt joutuvat maksamaan Suomen kantaverkon haltijalle Fingridille huomattavia summia korotettujen loissähkömaksujen takia. Loissähkömaksut painostavat verkkoyhtiöitä investoimaan uusiin kompensointilaitteisiin tai hyödyntämään jo olemassa olevaa, hyödyntämätöntä loistehon kompensointikapasiteettia. Tässä työssä tutkitaan, kuinka aurinkovoimaloiden vaihtosuuntaajakapasiteettia voidaan hyödyntää loistehon kompensoinnissa.
Jakeluverkkoyhtiöt voivat kompensoida kaapeleiden tuottamaa loistehoa esimerkiksi reaktoreiden avulla. Työssä loistehon kompensointia vaihtosuuntaajien avulla tarkastellaan taloudellisesti kolmesta eri näkökulmasta: jakeluverkkoyhtiön näkökulmasta vaihtoehtoiskustannuslaskelman avulla reaktoriin investoimista verrataan vaihtosuuntaajakapasiteetin hyödyntämiseen, yhteiskäytön avulla tarkastellaan vaihtosuuntaajien ja reaktorin rinnakkaiskäyttöä ja lopuksi tarkastellaan vaihtosuuntaajakapasiteetin hyödyntämistä yksityisen asiakkaan näkökulmasta, jolloin asiakas voi pienentää jakeluverkkoyhtiön laskuttamia loissähkömaksuja. Kompensointitoiminnot validoitiin käyttämällä Solarigon aurinkovoimalan inverttereitä ja Excel-työkalun avulla laskettiin kapasiteetin hyödyntämisestä saavutettavat hyödyt.
Validointi suoritettiin kahdella eri loistehon arvolla. Mittaustuloksista analysoitiin invertterin mittaamaa loistehoa, verkon mittaamaa loistehoa sekä yliaaltovirtoja. Tulokset osoittivat, ettei invertterien loistehon tuotanto aiheuttanut minkäänlaisia häiriöitä verkon näkökulmasta, mutta loistehon kulutuksella havaittiin merkittäviä yliaaltovirtapiikkejä. Yliaaltovirrat eivät kuiten-kaan verkon impedanssin ansiosta aiheuttaneet verkkoon yliaaltojännitteitä, joten voidaan todeta, ettei invertterien loisteho aiheuttanut ongelmia testauskohteen verkolle.
Liiketoimintamallien luomiseksi vaihtosuuntaajakapasiteettia verrattiin reaktoriin vaihtoehtoiskustannuslaskelman avulla, tarkasteltiin reaktorin ja invertterien yhteiskäytön mahdollisuutta, jolloin puolet kompensoinnista toteutettaisiin reaktorilla ja puolet inverttereillä sekä tutkittiin, olisiko Solarigon kannattavaa tarjota loistehon kompensointia palveluna yksityiselle asiakkaalle. Vaihtoehtoiskustannuslaskelma osoitti, etteivät vaihtosuuntaajat pysty kilpailemaan reaktorien kanssa käyttöiän alhaisuuden takia. Yhteiskäytöllä alkuinvestointia saatiin pienennettyä, mutta saavutettu hyöty jäi alhaisemmaksi kuin suuremman reaktorin käyttö. Yksityisen asiakkaan näkökulmasta loistehon kompensoinnin hyödyntäminen vaihtosuuntaajilla huomattiin olevan tuottoisaa sekä asiakkaan, että Solarigon kannalta. Solarigon tarjoama palvelu pystyy kilpailemaan Suomen jakeluverkkoyhtiöiden loissähkömaksujen kanssa.
Jakeluverkkoyhtiöt voivat kompensoida kaapeleiden tuottamaa loistehoa esimerkiksi reaktoreiden avulla. Työssä loistehon kompensointia vaihtosuuntaajien avulla tarkastellaan taloudellisesti kolmesta eri näkökulmasta: jakeluverkkoyhtiön näkökulmasta vaihtoehtoiskustannuslaskelman avulla reaktoriin investoimista verrataan vaihtosuuntaajakapasiteetin hyödyntämiseen, yhteiskäytön avulla tarkastellaan vaihtosuuntaajien ja reaktorin rinnakkaiskäyttöä ja lopuksi tarkastellaan vaihtosuuntaajakapasiteetin hyödyntämistä yksityisen asiakkaan näkökulmasta, jolloin asiakas voi pienentää jakeluverkkoyhtiön laskuttamia loissähkömaksuja. Kompensointitoiminnot validoitiin käyttämällä Solarigon aurinkovoimalan inverttereitä ja Excel-työkalun avulla laskettiin kapasiteetin hyödyntämisestä saavutettavat hyödyt.
Validointi suoritettiin kahdella eri loistehon arvolla. Mittaustuloksista analysoitiin invertterin mittaamaa loistehoa, verkon mittaamaa loistehoa sekä yliaaltovirtoja. Tulokset osoittivat, ettei invertterien loistehon tuotanto aiheuttanut minkäänlaisia häiriöitä verkon näkökulmasta, mutta loistehon kulutuksella havaittiin merkittäviä yliaaltovirtapiikkejä. Yliaaltovirrat eivät kuiten-kaan verkon impedanssin ansiosta aiheuttaneet verkkoon yliaaltojännitteitä, joten voidaan todeta, ettei invertterien loisteho aiheuttanut ongelmia testauskohteen verkolle.
Liiketoimintamallien luomiseksi vaihtosuuntaajakapasiteettia verrattiin reaktoriin vaihtoehtoiskustannuslaskelman avulla, tarkasteltiin reaktorin ja invertterien yhteiskäytön mahdollisuutta, jolloin puolet kompensoinnista toteutettaisiin reaktorilla ja puolet inverttereillä sekä tutkittiin, olisiko Solarigon kannattavaa tarjota loistehon kompensointia palveluna yksityiselle asiakkaalle. Vaihtoehtoiskustannuslaskelma osoitti, etteivät vaihtosuuntaajat pysty kilpailemaan reaktorien kanssa käyttöiän alhaisuuden takia. Yhteiskäytöllä alkuinvestointia saatiin pienennettyä, mutta saavutettu hyöty jäi alhaisemmaksi kuin suuremman reaktorin käyttö. Yksityisen asiakkaan näkökulmasta loistehon kompensoinnin hyödyntäminen vaihtosuuntaajilla huomattiin olevan tuottoisaa sekä asiakkaan, että Solarigon kannalta. Solarigon tarjoama palvelu pystyy kilpailemaan Suomen jakeluverkkoyhtiöiden loissähkömaksujen kanssa.