Merituulivoiman verkkoonliityntä

Abstract

Työssä käsitellään merituulipuistojen sähköverkkoja. Merialueet ovat otollisia tuulivoimatuotantoon, koska keskituulennopeudet ovat lähes aina maa-alueita parempia, maaston epätasaisuus ei vaikuta tuuliolosuhteisiin ja on mahdollisuus rakentaa suurempia tuotantoyksiköitä. Kolme eri tuulivoimatoimijaa on suunnitellut Perämerelle merituulipuistoja, joiden kokonaisteho olisi toteutuessaan jopa yli 2 GW. Työn tarkoituksena on selvittää, minkälainen sähköverkkotopologia sopisi merituulipuistojen verkkoonliitynnäksi ja miten tämä soveltuisi Perämeren merituulipuistoihin.

Työ jakautuu kahteen osaan: Teoriaosassa käydään yleisesti läpi sähköteknisiä asioita ja perehdytään tuulivoimaan. Toisessa osassa tarkastellaan Euroopassa toteutuneita ja suunniteltuja merituuliprojekteja ja selvitetään mitoitusperusteita merituulipuistojen sähköverkoille. Taloudellisessa tarkastelussa ja simulointiosassa pyritään luomaan pohja tarkasteluja ja vertailuja varten. Esimerkkinä käydään läpi Suomeen Perämerelle suunniteltujen merituulipuistojen sähköverkkovaihtoehtoja. Verkkotopologian muodostamisessa hyödynnetään teoriaosan mitoitusperiaatteita. Vaihtoehtoina ovat, että merituulipuistot liitetään samaan tai kahteen erilliseen liityntäpisteeseen, koska kantaverkon kuormitettavuus ja mitoitusperiaatteet rajoittavat liittymistehoja. Tarkasteluissa käytetään sekä suurjännitteellä toimivia AC- että DC-liityntävaihtoehtoja.

Työssä tarkasteltujen merituulipuistojen verkkoratkaisuista voidaan todeta, että verkkoonliitynnän toteutuksessa pyritään yleensä mahdollisimman yksinkertaiseen sähköverkkoratkaisuun. Sähköverkon komponentit joutuvat meriolosuhteissa kovemmalle rasitukselle ja vikaantuneen verkko-osan korjausajat voivat olla useita kuukausia jää- ja sääolosuhteista riippuen. Merimuuntoasemien ja -tuulipuistojen välisillä varayhteyksillä voidaan parantaa sähköverkkojen luotettavuutta mutta merituulipuistojen välisten etäisyyksien kasvaessa myös varayhteyksien kaapelointikustannukset nousevat. Verkkoonliityntä ehtojen ja loistehotasapainon vuoksi merituulipuistossa tarvitaan erillisiä kompensointilaitteistoja, jotka sijoitetaan huollettavuuden takia yleensä sähköasemalle ja tarvittaessa merimuuntoasemalle tai rannikolle kaapelipääteasemalle. /Kir10