Samspelet mellan vindkraftverk och elnät
Kommande krav från Svenska Kraftnät siktar på ett mer robust och störningsfritt elnät. I och med detta och utbyggnaden av vindenergin, måste vindkraftverken klara störningar på elnätet bättre. Forskning om hur vindkraftverken och elnätet påverkar varandra pågår.
Från elnätets sida är det mycket viktigt att vindkraftverken inte kopplar bort sig vid kortvariga fel på elnätet. Det är ganska vanligt och innebär att elproduktion förloras.
Idag är dock vindkraftverken relativt små och elnätet påverkas därför inte speciellt mycket.
Framöver kommer dock alltmer vindkraft att installeras, vilket leder till att bortkopplingarna får betydligt större och allvarliga konsekvenser. Därför kommer Svenska Kraftnät, systemansvarig för svenska elnätet, att ställa krav på att vindkraftverk måste klara av störningar på elnätet.
Forskning pågår, bland annat med att närmare se på de tekniska komponenternas samverkan i vindkraftverkens kraftelektronik, den egentliga ”växeln” som reglerar in- och utgående effekt.
Andreas Petersson har i sin doktorsavhandling studerat en av de vanligaste typerna av vindkraftverk, så kallade DFIG-kraftverk*, med en dubbelmatad asynkrongenerator. Där är den kraftelektroniska omriktaren både energi- och kostnadseffektiv. Olika metoder för att reglera generatorn undersöks i arbetet.
– Generatorn ska vara så stabil och okänslig för störningar som möjligt. Hur den styrs och regleras är avgörande för hur hela vindkraftverket fungerar. Jag har tittat på hur olika reglermetoder påverkas av störningar på elnätet, säger Andreas Petersson.
En matematisk modell av DFIG-vindkraftsverket har tagits fram i arbetet och jämförts med fältmätningar med god överensstämmelse. Med hjälp av modellen kan samspelet mellan elnätet och DFIG-vindkraftverket simuleras.
Dessutom har olika metoder för att klara av de kommande kraven från Svenska Kraftnät undersökts. Det framkom att både med ett modifierat DFIG-vindkraftsverk och ett system med en kraftelektronisk omriktare som hanterar hela effekten, kan man uppfylla ovan nämnda krav. Energiproduktionskostnaden för dessa system är 1-3 procentenheter högre än för det ”vanliga” DFIG-vindkraftsverket.
Andreas Peterssons avhandling heter ”Analysis, Modeling and Control of Doubly-Fed Induction Generators for Wind” och lades fram vid Chalmers den 26 maj 2005.
* DFIG = Doubly-Fed Induction Generator, på svenska dubbelmatad asynkrongenerator.
Kontaktinformation
Mer information:
Andreas Petersson, Avdelningen för elteknik, Institutionen för energi och miljö, Chalmers
Tel: 031-772 16 42
andreas.petersson@chalmers.se
