The number of large-scale wind farms integrated to the power system in Sweden is increasing. Two generator concepts that are widely used are Doubly-Fed Induction Generators (DFIG) and Full Power Converters (FPC). The study is of a quantitative character and the aim of the Master thesis is to compare DFIG-models with FPC-models integrated in an area with high concentration of hydropower. Then it is possible to examine how the dynamics in the power system change depending on the selection of technology (DFIG or FPC) when connecting a wind farm. The power system is simulated during a summer night, i.e., a low load is connected. The Master thesis covers stability analysis of the power system by using rotor angle stability that are split into small-signal stability and transient stability (time-domain simulations) and finally voltage stability to see how the hydropower generators react when varying the power production in the wind farm. The Master thesis concludes that independently of wind turbine technique, integration of a wind farm has slight impact on the stability in the power system compared to a power system without a wind farm, even though the load is low. Further, an integration of a wind farms affects the reactive power production in neighbouring hydropower plants. Finally, when increasing the size of the wind farm the neighbouring hydropower station consume less reactive power which can induce problem with the voltage stability.

In this thesis a method for evaluating investments in small scale hydro power is presented. An analysis of the future position that small scale hydro production will have on the Nordic electricity market is also carried out. This is done by an inventory of technology and economic and environmental aspects. The inventory is also a guide as to how the project should be implemented. Hydrolyzer is the name of the Excel tool developed to evaluate investments. The tool requests input data from the user and then evaluates the investment and generates a sensitivity analysis. Several projects or scenarios can be entered and are then ranked after profitability. For example a major repair can be compared to a new power station and tailrace excavations are possible to evaluate. The profitability of small scale hydro power investment mainly depends on the size of the initial investment. The power generation costs average among the lowest among possible future power plants. This trend applies to comparisons between renewable and fossil production plants. Electricity prices will probably not fall back to historic levels, due to fuel shortage and increasing environmental concerns. Price prognosis therefore indicates that investments, which on calculation seem profitable, will also be so. Small scale hydro investments at existing dams are socio-economically and environmentally sound. The investments contribute with clean power but have local environmental impacts. At existing dams this damage is already done and expensive to undo if at all possible. The environmental impacts can be dramatically reduced by construction of fish passages etc. In the thesis an example shows that economic resources for environmental constructions often depend on electricity certificates and that residual flows aren’t greater than necessary. An investment project should start by evaluating possible scenarios that the hydro power permit may result in. The transmission capacity should also be investigated at an early stage. Materials should be chosen with care and evaluated with a star diagram. A synchronous generator without a speed increaser should be considered for the hydro investment. The turbine type should be suggested by the manufacturer who also has to be able to guarantee efficiencies and cavitation resistance. Submersible turbines should be considered as they significantly reduce building costs. Involved persons need to be experienced and the tenders should be lump sums except for costs which are difficult to determine. / I detta examensarbete presenteras en metod för att enkelt kunna göra en bedömning av om det är lönsamt att investera i småskalig vattenkraft. Det undersöks också hur den småskaliga vattenkraftens förutsättningar på den framtida elmarknaden ser ut. Detta görs genom en inventering av teknik, ekonomi och miljöaspekter. Inventeringen ger också svar på hur ett investeringsprojekt ska genomföras. Hydrolyzer kallas excelverktyget som utvecklats för att göra lönsamhetsbedömningen. Det fungerar så att indata matas in och sedan beräknas investeringens lönsamhet och en känslighetsanalys genereras. I verktyget kan olika investeringsalternativ läggas in som sedan beräknas och rangordnas. Exempelvis kan en större reparation jämföras med att bygga en helt ny station eller rensningar utvärderas. Småskalig vattenkrafts lönsamhet och produktionskostnader beror till största del på hur stor grundinvesteringen blir. Produktionskostnaden är i snitt bland de billigaste produktionsslagen som kan komma att byggas i framtiden. Trenden gäller vid jämförelse både bland förnybara och bland övriga produktionsslag. På elmarknaden pekar det mesta på att priset inte kommer att sjunka tillbaka till historisk nivå. Detta då bränslena är bristvara och att en allt större miljöhänsyn krävs vilket pressar upp priset. Prisutvecklingen talar för att om ett investeringsbeslut tas där kalkylen visar lönsamhet så kommer detta också att infalla. Investeringar i småskalig vattenkraft vid befintliga dammar bedöms vara samhällsekonomiskt och miljömässigt fördelaktigt. Småskalig vattenkraft producerar ren el men ger miljöstörningar lokalt. Vid befintliga dammar är dock denna skada redan skedd och väldigt kostsamt att återställa om det överhuvudtaget är möjligt. Miljöproblemen kan dock kraftigt minskas genom byggnation av fiskpassager m.m. Möjligheten att bygga vid befintliga dammar kan vara beroende av elcertifikat om de lokala förutsättningarna är dåliga. I rapporten visas också genom ett exempel att ekonomin för miljöförbättrande åtgärder oftast är beroende av elcertifikat och att mintappningar inte är större än nödvändigt. Investeringsprojektet bör börja med att ta fram scenarion att utvärdera utifrån hur vattendomen kan tänkas bli. Elnätets kapacitet ska också undersökas tidigt. Materialen ska väljas med omsorg och utvärderas med stjärndiagram. En synkron generator utan växel ska övervägas till kraftverket. Turbintypen ska föreslås av tillverkaren och denna ska kunna garantera verkningsgrader och kavitationsmotstånd. Dränkbara turbiner ska övervägas då dessa kräver väsentligt mindre byggnationsarbeten. Inblandade i projektet ska ha rätt kunskaper och anbuden ska tas in som klumpsummor där visst ansvar tas för svårbestämda kostnader.

<p>This project deals with voltage source converters with energy storage capability. The main objective is to study the possible benefits of energy storage to a power system with a VSC as the interface between them.</p><p>First of all, a converter control system is proposed for a two level VSC. In the conventional converter control, the control system usually takes the voltage measured at the point where the converter is connected and calculates the reference voltage for the converter; with a modulation system the converter then produces the required 'average voltage'. In this project, a novel flux modulation scheme, combined with the deadbeat current control strategy, is proposed. The current controller is capable of controlling both positive and negative sequence current components. With flux modulation, the control system measures the bus flux and commands the converter to generate the required flux.</p><p>Based on the proposed control strategies, several application studies have been carried out.</p><p>The first application study investigates the effect of energy storage on the power quality at the point of common coupling when a system is subject to load disturbances. The voltage at PCC in a weak network is very sensitive to load changes. A sudden change in active load will cause both a phase jump and a magnitude fluctuation in the bus voltage, whereas reactive load changes mainly affect the voltage magnitude. With the addition of energy storage to a StatCom, it is possible to compensate for the active power change as well as providing reactive power support. In this thesis, some effective active power compensation schemes are proposed. Simulations and experiments have been performed to verify the compensation schemes. The results show that a StatCom with energy storage can significantly reduce phase jumps and magnitude deviations of the bus voltage.</p><p>pact of the energy storage on the performance of weak systems under fault conditions has been investigated. The investigation was done by studying an example system. The system model was established based on a real system, in which some induction motors driving pumps along a pipeline are fed from a radial transmission line. Studies show that for a weak system with induction motor loads, a StatCom with certain energy storage capacity will effectively improve the system recovery after faults. Although this incurs extra cost for the increasing dc voltage rating and size of the dc side capacitor, the overall rating of the converter can be reduced by utilization of the proposed active power compensation scheme.</p><p>The last case study investigates the possible use of a StatCom with energy storage to improve the power quality at the point of common coupling where a cyclic load is connected. Studies show that by providing both fast reactive and fast active power support to the network, not only the voltage magnitude can be well controlled, but also the voltage phase jump can be reduced significantly.</p>

In this thesis, an evaluation of the existing control system for ABB: s HVDC Classic Links is performed in order to investigate whether a possible improvement to commutation failure prediction is possible and to be recommended. The thesis starts with a theoretical approach to the complexity of consequences of increasing the extinction angle (γ) in order to prevent commutation failure in inverter operation, which is later confirmed through using the simulation software PSCAD to evaluate coherence between simulation results and theory. Dynamic power studies are performed through simulations in the electromagnetic time domain transient tool PSCAD in order to establish a possible improvement to the existing commutation failure prediction today used in ABB control systems for HVDC applications.

The aim of this thesis is to create a conceptual design of the secondary and tertiary circuit of a new nuclear power plant in our country, which is preceded by a brief search of particular generations of nuclear reactors. The VVER-1200 reactor became the model for the new nuclear power plant. There was designed a heat diagram containing primary components in this work. After that, there was the balance calculation and calculation of parameters of the main devices of the proposed scheme such as condenser, low-pressure and high-pressure regeneration exchangers and steam generator.

The work focuses on risk management in the Czech power engineering, introduces its functioning and connections. It also explains some of the general principles of risk management, its importance in the energy sector and energy projects. Selected risk management methods are described, which is the basis for the recommendation of one of them for application in the field of power engineering. The selected method is further demonstrated in the example of power energy project and its enhancements are proposed.

Master’s thesis focuses on renewable and alternative energy sources and their operation in the Czech Republic. First part of this work deals with legislative support of the renewable energy sources and with other related documents. Next chapters describe each kind of renewable energy sources and their contemporary energy market share. In this work there are also economic analyses of electricity and eventually heat productions which are produced on concrete plants by sources using renewable energy. There is a comparison between regular and renewable energy sources in the next chapter. Final evaluation of different energy sources and their possibilities of using are described in the final part of the thesis.

Orientador: Dilson Amâncio Alves / Banca: Sergio Azevedo de Oliveira / Banca: Carlos Alberto Castro Júnior / Resumo: Este trabalho apresenta um programa interativo para a simulação do fluxo de potência e do fluxo de potência continuado. O programa foi desenvolvido no ambiente MATLAB e a simulação é realizada por meio de uma interface gráfica. A interface gráfica não só proporciona um bom desempenho computacional, mas também torna o programa mais amigável para o usuário. Através dela o usuário pode editar os arquivos de entrada e saída e visualizar e analisar os resultados obtidos diretamente na tela do computador. A partir do diagrama unifilar dos sistemas, a interface gráfica permite que o usuário: mude os parâmetros do sistema (dados de barras e de linhas de transmissão); remova uma linha de transmissão com um simples clicar sobre ela; visualize os perfis de tensão nas barras, e os fluxos de potência ativa e reativa nas linhas de transmissão. Todas estas características fazem do programa desenvolvido uma ferramenta recomendada para fins educacionais. / Abstract: This work presents an interactive computing program for power flow and continuation power flow simulations. The power flow and continuation power flow programs were developed in the MATLAB environment and the simulation is accomplished through a graphical user interface. The graphical user interface provides not only a good computational performance, but also an user-friendly teaching software. With the use of this interface the user can edit the input and output data files of the selected systems and can visualize and analyze the results of the program directly in the computer screen. Directly from the system one-line diagrams, the graphical user interface allows the user: to change the parameters of the system (bus and lines system data); to remove the transmission line clicking directly on it; to visualize the bus voltage profile, and the active and reactive power flows. All these characteristics make the developed program recommended for educational purposes. / Mestre

In Flüssigkeitskreisläufen energietechnischer Anlagen sind nahezu immer Gase eingeschlossen. Diese befinden sich im Fluid gelöst, können aber auch als freie Gase in Form von im Medium mittransportierten Gasblasen oder als Gasansammlung an einem Ort des Kreislaufs auftreten. Freie Gase in geschlossenen Fluidkreisläufen können den Betrieb der Anlage in vielfältiger Weise stören. Das Löslichkeitsverhalten von Gasen im Fluid und Bedingungen für die Über- bzw. Unterschreitung der Löslichkeitsgrenzen beeinflussen die Menge und Existenz freier Gase. Damit negative Effekte in Anlagen analysiert und verstanden sowie durch angepasste Konstruktion, Auslegung und Betriebsweise, aber auch durch geeignete Befüllung, Entlüftung und Entgasung der Anlagen, gezielt vermieden werden können, ist die Kenntnis der Löslichkeitsgrenze essentiell und deshalb Kernpunkt dieser Arbeit. Als physikalische Größe zur Beschreibung der Löslichkeit wird der Technische Löslichkeitskoeffizient gewählt. Wichtige energietechnische Anlagen, wie bspw. Solarthermieanlagen, Rückkühlwerke und Erdwärmesonden bzw. -kollektoren nutzen Frostschutzgemische auf Wasser-Glykol-Basis als Wärmeträger. Für Wasser-Glykol-Gemische sind keine temperaturabhängigen Löslichkeitskoeffizienten verfügbar. Oft wird in der Literatur postuliert, dass „für ein in geringer Verdünnung gelöstes Gas bzw. für geringe Drücke“ das vollständig das Phasengleichgewicht beschreibende Gleichungssystem „in guter Genauigkeit“ auf das Henry-Gesetz reduziert werden kann. Insbesondere in Praxis-Anwendungen wird dies ohne Nachweis nahezu immer genutzt. Am Beispiel Stickstoff-Wasser wird gezeigt, dass alle betrachteten Vereinfachungen im fokussierten Druck- und Temperaturbereich summarisch eine Abweichung im ermittelten Gasgehalt von maximal 1,8 % bewirken und damit für praktische Untersuchungen als ausreichend angesehen werden können. Ein deutlicher Genauigkeitsgewinn mit einer resultierenden Abweichung von maximal 0,3 % lässt sich erreichen, wenn die Poynting-Korrektur des Gases berücksichtigt wird. Es ist gelungen ein Verfahren zur Bestimmung von der Löslichkeit umzusetzen, das zu plausiblen Messergebnissen für die gegebenen Anforderungen führt. Ermittelte Löslichkeitskoeffizienten konnten durch vergleichende Versuche mit dem gut beschriebenen Lösungsmittel Wasser kalibriert werden. Es wurden entsprechende Messunsicherheitsalgorithmen entwickelt, die auch mathematisch zeigen, dass vorhandene Messunsicherheiten durch die Kalibrierung stark reduziert werden können. Die Messmethodik zeichnet sich dadurch aus, dass gewisse Mengen an Störgasen bzw. eine gewisse, bereits im Ausgangszustand bestehende Beladung der Flüssigkeit mit Arbeitsgas bei der hier entwickelten differentiellen Ermittlung der Löslichkeitskoeffizienten zwischen zwei Phasengleichgewichten – im Gegensatz zu vielen Verfahren der Literatur – keinen relevanten Einfluss haben. Der Versuchsaufwand lässt sich damit erheblich reduzieren und ermöglicht auch die Bestimmung der Gaslöslichkeit in einem Flüssigkeitsgemisch mit stark flüchtigen Komponenten. Für Stickstoff sind Löslichkeitskoeffizienten für drei Wasser-Proylenglykol- bzw. Wasser-Ethylenglykol-Gemische (25 Gew.-%; 41,84 Gew.-% und 75 Gew.-% Glykol) sowie reines Propylen- bzw. Ethylenglykol bei Temperaturen im Bereich 10 °C bis 110 °C ermittelt worden. Löslichkeitskoeffizienten für Sauerstoff wurden für Wasser-Glykole mit 41,84 Gew.-% Propylen- bzw. Ethylenglykol ermittelt. Es zeigt sich, verglichen mit Wasser, eine grundlegend andere Temperaturabhängigkeit der Löslichkeitskoeffizienten. Ergebnisse von dem sehr häufig in Solarthermieanlagen eingesetzten Wasser-Propylenglykol-Gemisch mit 41,84 Gew.-% Glykol zeigen beispielsweise für Stickstoff und auch Sauerstoff eine deutlich niedrigere Löslichkeit bei geringen Temperaturen und mit steigender Temperatur stark steigende Löslichkeitskoeffizienten. Durch die Bereitstellung von Regressionskurven sind die neuen Erkenntnisse den Anwendern einfach zugänglich. Der Einfluss von in Fertiggemischen zugesetzten Additiven auf die Stickstoff-Löslichkeit der Wasser-Glykole kann als gering eingeschätzt werden. Sauerstoff wird in Tyfocor LS allmählich chemisch gebunden. Die chemische Bindung ist bei einem Versuch bei 49,5 °C noch nicht beobachtbar, bei 78 °C jedoch deutlich sichtbar. Die Reaktionsgeschwindigkeit steigt mit zunehmender Temperatur. Bei Tyfocor-Wasser-Gemisch sowie beiden reinen Wasser-Glykol-Gemischen mit 41,84 Gew.-% Glykol ist hingegen keine chemische Bindung beobachtbar. Additive des Tyfocor-Wasser-Gemischs haben auch für Sauerstoff keinen signifikanten Einfluss auf die Löslichkeit. Aus den ermittelten Regressionen der Löslichkeitskoeffizienten ist die sich ergebende Löslichkeit im Phasengleichgewicht in sogenannten Henry-Diagrammen dargestellt worden. Auch hier bestätigt sich deutlich von Wasser abweichendes Verhalten der (Wasser-)Glykole. Vereinfachte theoretische Untersuchungen zur Gaslöslichkeit in einigen energietechnischen Anlagen unter Verwendung von statischer Druckhaltung mittels Membranausdehnungsgefäß und weiteren praxisnahen Randbedingungen zeigen die deutlichen Unterschiede im Verhalten zwischen Wasser und Wasser-Glykol, insbesondere bei der Solarthermie. Für die in der Literatur durchgeführten Analysen und beobachteten Phänomene zu Solarthermie-Anlagen mit Fokus Gasbeladung liefern die Erkenntnisse dieser Arbeit zu Wasser-Glykol-Gemischen auf Propylenglykol-Basis plausible Erklärungen. Auch eine durchgeführte umfassende Gasanalyse eines realen Rückkühlkreislaufes lässt sich mit den ermittelten Löslichkeitskoeffizienten für Wasser-Glykole auf Ethylenglykol-Basis logisch darstellen; aufgetretene Phänomene lassen sich schlüssig erklären. Beide Untersuchungen können somit als ergebnisvalidierende Praxisbeispiele gelten. In der Solartechnik wurde vor dieser Arbeit für Belange der Befüllung, Entlüftung, Entgasung und Stagnation aufgrund fehlenden besseren Wissens von einem dem Wasser ähnelnden temperaturabhängigen Löslichkeitsverhalten ausgegangen. In der Arbeit konnte jedoch gezeigt werden, dass ein Wasser-Glykol-Gemisch ein völlig anderes Löslichkeitsverhalten zeigt (Löslichkeitskoeffizienten, Henry-Diagramm und Löslichkeitsgrenzen in realen Anlagen). Dementsprechend kann die Annahme von wasserähnlichem Verhalten zu völlig falschen Ansätzen in Konstruktion und Betrieb von Wasser-Glykol-Kreisläufen sowie Fehlinterpretationen des Anlagenverhaltens in der Praxis, aber auch in Forschung und Entwicklung führen. Mit den auf dieser Arbeit basierenden Veröffentlichungen konnte v. a. die Solarbranche diesbezüglich sensibilisiert werden. Die Arbeit stellt mit den ermittelten Löslichkeitskoeffizienten, zugehörigen Regressionsgleichungen und Henry-Diagrammen die Grundlagen für die Nutzung der Erkenntnisse in der Praxis bereit. Von dem hier vorgestellten Gesichtspunkt der Löslichkeit sollte eine Wasser-Glykol basierte Solarthermieanlage weniger Gasblasenprobleme aufweisen als eine Anlage mit Wasser. In der Praxis treten jedoch auch bei Wasser-Glykol-Anlagen teils erhebliche Probleme mit Gasen auf. Dort sind folglich v. a. andere Mechanismen, die die Vorgänge bei Befüllung, Entlüftung und Betrieb bestimmen, für die Probleme mit freien Gasen verantwortlich. Das Löslichkeitsverhalten kann aber als direkte Ursache weitgehend ausgeschlossen werden.:1 Ausgangspunkt und Motivation 2 Löslichkeit von Gasen 3 Wasser-Glykol-Gemische 4 Methodik zur experimentellen Bestimmung von Löslichkeitskoeffizienten 5 Durchgeführte Versuche und deren Auswertung 6 Löslichkeit von Stickstoff und Sauerstoff in Wasser-Glykol-Gemischen in Theorie und Praxis (Anwendung auf Anlagen) 7 Zusammenfassung und Fazit 8 Literaturverzeichnis A Anhang

<p>Maximum asset performance is one of the major goals for electric power system managers. To reach this goal minimal life cycle cost and maintenance optimization become crucial while meeting demands from customers and regulators. One of the fundamental objectives is therefore to relate maintenance and reliability in an efficiently and effectively way, which is the aim of several maintenance methods such as the Reliability Centered Maintenance method (RCM). Furthermore, this necessitates the determination of the optimal balance between preventive and corrective maintenance to obtain the lowest total cost.</p><p>This thesis proposes methods for defining the importance of individual components in a network with respect to total interruption cost. This is a first step in obtaining an optimal maintenance solution. Since the methods consider several customer nodes simultaneously, they are especially suitable for network structures that serve many purposes/customers e.g. transmission and distribution networks with more than one load point. The major results are three component reliability importance indices, which are applied in two case studies. The first case study is based on a network in the Stockholm area. The second case study is performed for one overhead line system in the rural parts of Kristinehamn. The application studies demonstrate that the indices are possible to implement for existing electrical networks and that they can be used for maintenance prioritization. Consequently these indices constitute a first step in the overall objective of a maintenance optimization method.</p><p>The computations of the indices are performed both with analytical and simulation based techniques. Furthermore, the indices can be used to calculate the component contribution to the total system interruption cost. The approach developed for the importance indices can be utilized in any multi-state network that can be measured with one performance indicator.</p>