Global ETD Search

11	Open Source Model of the Nordic Power System for EU Project Spine Satheeskumar, Aravind January 2020 (has links) Decision problems in operation and planning of power systems often rely on large-scale models and data sets. Lack of historical power flow data due to regulatory restrictions often limits researchers to study the system with aggregated network models. Aggregated data from the electricity market operators (Nordpool in the Nordics) and the Transmission System Operator (TSO) (from ENTSO-E) are openly available, and can be used to study the power flow and exchanges between different regions but do not directly provide information about intra-region flows. This project builds upon the Nordic 490 system, a previously built model of the Nordic power system. The main objective of this work is to improve the existing open source power flow model of the Nordic power system, in order to become in turn available for the multi-energy modelling and simulation software Spine. The N490 model generates a model of the Nordic power system consisting of various nodes/buses which represent substations at different voltage levels. Then, it distributes the aggregated production, consumption and power exchange data from Nordpool to the various buses. In this project, different possible improvements are evaluated for the model, aiming at estimating a set of network parameters that minimize the errors between the calculated inter-region flows and the ones from the open data repositories. The different improvements which are evaluated are the following. Firstly, the load distribution is modified and reassigned to match the regional electricity consumption. The generators and wind farms are then reallocated to different bus based on their bidding region and proximity to the bus. The databases are improved and the power balance relation modified. Transmission line parameters are then investigated, first to standard recommended values and then by solving an optimisation problem formulated to extract the parameters from the market data. Finally, the model is also tested with wind and solar generation modelled as a generator rather than as a negative load. / Beslutsproblem gällande drift och planering av kraftsystemet baseras ofta på storskaliga modeller och datamängder. Bristen på historiska data gällande effektflöden beror på säkerhetsrestriktioner vilket begränsar forskare till att enbart studera aggregerade nätverksmodeller. Det finns tillgängliga aggregerade data från den nordiska elmarknadsplatsen Nordpool och organisationen ENTSO-E som kan användas för att studera effektflöden mellan olika regioner, dock finns det inte direkta data för flöden inom regionerna. Det här projektet bygger på det nordiska 490-systemet, en tidigare byggd modell av det nordiska kraftsystemet. Huvudsyftet med detta arbete är att förbättra den existerande effektflödesmodellen av det nordiska kraftsystemet, för att i sin tur bli tillgänglig för multienergimodelleringar och simuleringsprogramvaran Spine. N490-modellen genererar en modell för det nordiska kraftsystemet som innehåller olika noder som presenterar ställverk med olika spänningsnivåer och modellen ger också aggregerade data för produktion, konsumtion och effektutbyte mellan de olika noderna från Nordpool. I detta projekt utvärderades olika möjliga förbättringar för modellen som syftar till att uppskatta nätverkets parametrar som kan minimera felen mellan beräkningar av flöde inom regionen och data från öppna datalagringskällor. Följande förbättringar gjordes: Först har lastens fördelning modifierats och ändrats för att matcha den regionala elkonsumtionen. Generatorer och vindkraftsparker allokerades till olika noder baserad på elhandelsområden och närhet till noderna. Databasen förbättrades för att erhålla en bättre effektbalans per område. Kraftledningarnas parametrar ändrades först till rekommenderade standardvärden, vilka sedan förbättrades genom att formulera ett optimeringsproblem för att extrahera parametrarna från markandsdata. Slutligen testades modellen genom att presentera vind- och sol-produktion som generatorer istället för som negativ förbrukning. Nordic Power System power system modelling power flow analysis optimisation transmission line parameter estimation Nordic Power System modellering av kraftsystem effektflödesanalys optimering Elektroteknik och elektronik
12	An Adaptive Underfreuqency Load-Shedding Scheme Considering Distributed Generation and Area Balance / Balanserad och adaptiv belastningsfrånkoppling i multi-area kraftsystem med hög andel distribuerad kraftproduktion Hsiao, Yu-Chieh January 2024 (has links) In the past decades, the renewable penetration in power systems has steadily increased, and is also expected to grow exponentially in the following years. Encountering this fast growing trend, the underfrequency load-shedding schemes, as the last resort of power systems in terms of frequency stability, have been implemented in a decentralized way where the settings are predefined and fixed. The purpose of the underfrequency load-shedding scheme is to disconnect a certain amount of loads to reduce load-generation imbalance following generator outages, while the renewable energy sources, implemented as distributed generation units can result in the situations where substantial amount of distributed generation can be disconnected together with loads at the same time. This can to some extent cancel out the effect of shedding loads, and in some extreme cases, aggravate frequency response. Apart from the impact of distributed generation, in some power systems there can be several areas where large amount of power is always exchanged in between. Inappropriate load-shedding amount and location can increase the risks of tie-line overloading, further resulting in tripping of tie-lines. In order to tackle these problems, an adaptive underfrequency load-shedding scheme was proposed which utilizes distributed feeder power measurements, measurements from distributed generation, as well as the SCADA system that serves as the main role of monitoring and control. The implementation of the proposed architecture is also explained in the thesis. The results exhibit that the proposed scheme is able to alleviate the stress of tie-line power flow to some extent following power outages, while also be affected by generation loss size and location. Besides, the proposed scheme also provides contribution to frequency stabilization by shedding less distributed generation. / Under de senaste decennierna har andelen förnybar produktion i elkraftsystem globalt ökat markant ökat och förväntas också fortsätta växa avsevärt under de kommande åren. Samtidigt med denna utveckling är det viktigt att beakta de systemvärn som består av belastningsfrånkoppling för frekvensåterställning som implementerats med fördefinierade inställningar på ett decentraliserat vis. Avsikten med ett sådant system värn är att koppla bort en viss mängd last för att undvika att frekvensen sjunker under tillåtna gränsvärden i samband med ett större fel, t.ex. att en större generator kopplas bort. Eftersom den förnybara produktionen ofta är distribuerad i nätet, kan en sådan från koppling av last dock medföra att stora mängder förnybar produktion kopplas bort samtidigt. Detta kan i vissa fall tänkas innebära att lastfrånkopplingen innebär en försämrings av frekvensen. Utöver effekterna på distribuerad produktion som ett systemvärn för lastbortkoppling kan ha, så kan det även innebära försämringar i kraftsystem bestående av flera områden, s.k. multiarea kraftsystem där enstaka förbindelser utgör flaskhalsar för överföringen. En olämpligt vald bortkoppling av last kan leda till överbelastning av de ledningar som går mellan områdena i kraftsystemet. I syfte att hantera bägge dessa problem föreslås i detta arbete en adaptiv lastfrånkopplingsmekanism som använder mätningar i distributionsnätet via SCADA systemet, vilket utgör basen i lösningen. Föreliggande rapport presenterar lösningen i detalj, resultaten visar att lösningen kan minska belastningen på förbindelserna mellan områden i ett kraftsystem för vissa fall. Dessutom bidrar den föreslagna lösningen till ett bättre bidrag till frekvensstabiliteten genom att en lägre mängd distribuerad förnybar kraft kopplas bort. Frequency Stability Underfrequency Load-Shedding Scheme Multi-Area Power System Distributed Generation Power System Communication Frekvensstabilitet Belastningsfrånkoppling Multi-area Kraftsystem Distribuerad Produktion Kommunikation i Elkraftsystem Elektroteknik och elektronik
13	Analysis of Prerequisites for Connection of a Large-Scale Photovoltaic System to the Electric Power Grid Lilja, Fanny January 2021 (has links) The deployment of large-scale photovoltaic (PV) systems is rising in the Swedish power system, both in quantity and in system size. However, the intermittent characteristics of the PV production raises questions concerning the stability in the electric power grid, and power output fluctuations from the PV systems can lead to voltage quality issues. Hence, the distribution system operator E.ON Energidistribution and the solar energy developer company Solkompaniet are interested in investigating potential challenges and possibilities related to the integration of large-scale PV systems in the electric power grid. This thesis studies fast voltage variations in the electric power grid due to output fluctuations from large-scale PV systems, and examines the possibility to mitigate the voltage variations by reactive power support strategies in the PV inverters. Four studies are carried out to investigate the prerequisites for establishing large-scale PV systems. Firstly, a worst-case study considering eight existing substations in the electric power grid as well as a new substation is carried out, to examine the impact of different parameters on the voltage variations. Parameters such as transformer operation mode, location of the point of connection, switching mode and load capacity are compared in the study. Further, time series calculations are done to investigate the voltage variations over one year, and a study with an oversized PV system is done to investigate the possibility for increasing the PV capacity without grid reinforcements. Lastly, a study is performed with reactive power compensation from the PV inverters to examine the possibility to maintain a stabilized voltage level at the point of connection. The studies are performed in E.ONs network model in the power system simulator software PSS/E, with data for the transmission grid, the regional grid, and parts of the distribution grid included. PV systems with a rated capacity from 32 MWp and upwards are connected to substations in the regional grid, where fast voltage variations on nominal voltage levels of 20/10 kV are studied and evaluated from the perspective of the power producer. From this thesis, it can be concluded that neither of the implemented studies results in voltage variations that violate E.ONs technical requirements on fast voltage variations in the point of connection. Further, the results from the worst-case study show the importance of analysing the specific system of interest when connecting PV systems, since the properties of the existing system have an impact on the voltage variations. The time series calculations show that the voltage variations over a time period of one year are highly influenced by the PV production and the load capacity in the substation, and the study with an oversized PV system shows the possibility for increasing the PV capacity without curtailing large amounts of active power. Finally, the study with reactive power compensation concludes that grid support strategies in the PV inverters may be a key solution for making optimal use of the existing electric power grid and enabling the continued expansion of large-scale PV systems in the Swedish power system. / Utbyggnaden av storskaliga solcellsanläggningar (PV) ökar i det svenska kraftsystemet, både i kvantitet och i systemstorlek. De intermittenta egenskaperna hos energiproduktionen väcker emellertid frågor angående stabiliteten i elnätet, och effektförändringar från anläggningarna kan leda till spänningskvalitetsproblem. Därför är distributionssystemoperatören E.ON Energidistribution och solenergiföretaget Solkompaniet intresserade av att undersöka potentiella utmaningar och möjligheter relaterade till integrationen av storskaliga solcellsanläggningar i elnätet. Detta examensarbete studerar snabba spänningsvariationer i elnätet till följd av effektförändringar från storskaliga solcellsanläggningar, och undersöker möjligheten att mildra spänningsvariationerna genom strategier för reaktiv effektreglering i växelriktare. Fyra studier genomförs för att undersöka förutsättningarna för att etablera storskaliga solcellsanläggningar. För det första genomförs en värsta-fallstudie med beaktande av åtta befintliga stationer i elnätet samt en ny station, för att undersöka olika parametrars påverkan på spänningsvariationerna. Parametrar som transformatorns driftläge, plats för anslutningspunkten, omkopplingsläge och lastkapacitet jämförs i studien. Vidare görs tidsserieberäkningar för att undersöka spänningsvariationerna över ett år, och en studie med en överdimensionerad solcellsanläggning görs för att undersöka möjligheten att öka solcellskapaciteten utan elnäts- förstärkningar. Slutligen genomförs en studie med reaktiv effektkompensation från växelriktare för att undersöka möjligheten att upprätthålla en stabiliserad spänningsnivå i anslutningspunkten. Studierna utförs i E.ONs nätverksmodell i programvaran PSS/E för kraftsystemsimuleringar, med data för transmissionsnätet, regionnätet och delar av distributionsnätet inkluderat. Solcellsanläggningar med en nominell kapacitet från 32 MWp och uppåt ansluts till stationer i regionnätet, där snabba spänningsvariationer på nominella spänningsnivåer om 20/10 kV studeras och utvärderas ur kraftproducentens perspektiv. Från resultaten kan man dra slutsatsen att ingen av de genomförda studierna resulterar i spänningsvariationer som överskrider E.ONs tekniska krav på snabba spänningsvariationer i anslutningspunkten. Vidare visar resultaten från värsta-fallstudien vikten av att analysera det specifika systemet vid anslutning av solcellsanläggningar, eftersom egenskaperna hos det befintliga systemet har en inverkan på spänningsvarationerna. Tidsserieberäkningarna visar att spänningsvariationerna över en tidsperiod av ett år påverkas starkt av både energiproduktionen och lastkapaciteten i stationen, och studien med en överdimensionerad solcellsanläggning visar på möjligheten att öka den nominella kapaciteten utan att spilla stora mängder aktiv effekt. Slutligen ger studien med reaktiv effektkompensation slutsatser om att strategier i växelriktare kan vara en möjlig lösning för att utnyttja det befintliga elnät optimalt och möjliggöra en fortsatt expansion av storskaliga solcellsanläggningar i det svenska kraftsystemet. solar energy large-scale photovoltaic system PV Swedish power system power output fluctuations voltage quality voltage variations reactive power compensation PSS/E solenergi storskalig solcellsanläggning PV Sveriges kraftsystem effekförändringar spänningskvalitet spänningsvariationer reaktiv effektkompensering PSS/E Elektroteknik och elektronik
14	Utvecklingen av marknadsvärdet för svenska frekvenshållningsreserver 2024–2030 : En prognos för utvecklingen av marknadsvärdet för frekvenshållningsreserverna FCR-N, FCR-D upp och FCR-D ned på den svenska balansmarknaden mellan 2024 och 2030 / The Development of the Market Value of Swedish Frequency Containment Reserves 2024–2030 : A forecast for the development of the market value for the frequency containment reserves FCR-N, FCR-D up and FCR-D down in the Swedish balancing market between 2024 and 2030 Ludvig, Aldén, Gustav, Espefält, Gabriel, Gabro January 2024 (has links) I takt med en ökad andel variabel förnybar elproduktion i Sveriges energimix blir elnätets flexibilitet allt viktigare för att upprätthålla en stabil elförsörjning. Detta arbete undersöker framtida prognoser för priser och volymer på de svenska frekvenshållningsreserverna FCR-N, FCR-D upp och FCR-D ned fram till år 2030. Prognoser för sådan utveckling är viktiga för elmarknadens aktörer och deras beslut att investera i flexibilitetsresurser. SARIMAX-modeller utvecklades baserade på historisk data och antaganden om framtida utvecklingar, vilka i sin tur grundades på en intervju med en branschexpert samt aktuella kartläggningar och rapporter. Resultaten visar på en markant nedåtgående pristrend. För FCR-N prognostiseras priserna sjunka med 367 % från 2024 till 2030, från 29 euro/MW till 5 euro/MW. FCR-D upp förväntas följa en liknande trend med ett prisfall på 325 %, från 20 euro/MW år 2024 till 4 euro/MW år 2030. Den kraftigaste prisnedgången prognostiseras för FCR-D ned, där priserna beräknas rasa med över 1900 % under samma period - från 61 euro/MW år 2024 till endast 3 euro/MW år 2030. Vad gäller volymer visar prognoserna på en relativt stabil utveckling kring upphandlingsplanerna, med en viss ökning för FCR-D ned på 44 % från 2024 till 2030. Den pågående etableringen av batterilager förutses ha stor påverkan genom att öka konkurrensen och pressa priserna nedåt. De låga prisnivåerna 2030 kan dock göra det utmanande att motivera investeringar enbart baserat på intäkter från FCR-marknader. Vidare diskuteras modellernas begränsningar samt behovet av framtida forskning kring batteriteknik, råvaruaspekter och avancerade simuleringsmodeller för att bättre förstå marknadsdynamiken. / As the share of variable renewable electricity production increases in Sweden's energy mix, the flexibility of the power grid becomes increasingly important to maintain a stable electricity supply. This study aims to forecast prices and volumes of the Swedish frequency containment reserves FCR-N, FCR-D up, and FCR-D down until 2030. Forecasts of such developments are important for electricity market participants and their decisions to invest in flexibility resources. SARIMAX models were developed based on historical data and assumptions about future developments, which in turn were based on an interview with an industry expert as well as current reports. The results indicate a significant downward price trend. For FCR-N, prices are forecasted to decrease by 367% from 2024 to 2030, dropping from 29 euros/MW to 5 euros/MW. FCR-D up is expected to follow a similar trend with a 325% price drop, from 20 euros/MW in 2024 to 4 euros/MW in 2030. The sharpest price decline is forecasted for FCR-D down, where prices are estimated to plummet by over 1900% during the same period - from 61 euros/MW in 2024 to only 3 euros/MW in 2030. Regarding volumes, the forecasts show a relatively stable development around the procurement plans, with a certain increase for FCR-D down by 44% from 2024 to 2030. The ongoing establishment of battery storage is expected to have a major impact by increasing competition and putting downward pressure on prices. However, the low price levels in 2030 may make it challenging to justify investments based solely on revenues from FCR markets. Furthermore, the limitations of the models are discussed, as well as the need for future research on battery technology, raw material aspects, and advanced simulation models to better understand market dynamics. FCR frequency containment reserves FCR-N FCR-D up FCR-D down upregulation downregulation variable renewable energy VRE power grid power system flexibility electricity supply stable forecast electricity market SARIMAX time series modeling data price volume market value energy storage battery storage battery park batteries competition time series flexibility resource flexibility service risk system effect future scenarios scenario balancing market volume development investment decisions scenario analysis uncertainty management sensitivity analysis competitive situation commodity prices technology development policy impact capacity expansion profitability calculations risk management FCR frekvenshållningsreserver FCR-N FCR-D upp FCR-D ned uppreglering nedreglering variabel förnybar energiproduktion VRE elnät kraftsystem flexibilitet elförsörjning stabil prognos elmarknad SARIMAX tidsseriemodellering data pris volym marknadsvärde energilagring batterilager batteripark batterier konkurrens tidsserie flexibilitetsresurs flexibilitetstjänst risk systemeffekt framtidsscenarier scenario balansmarknad volymutveckling investeringsbeslut scenarioanalys osäkerhetshantering känslighetsanalys konkurrenssituation råvarupriser teknologiutveckling policypåverkan kapacitetsutbyggnad lönsamhetsberäkningar riskhantering Energy Systems Energisystem

Page generated in 0.0332 seconds