This report explores the impacts of variable renewable energy (VRE) on power trading in the European wholesale electricity market. The intricate operation of a typical power exchange in Europe is accompanied by an equally complex balancing system. The increasing amount of VRE in the power system, such as wind and solar power, has far-reaching impacts for power traders in both this electricity market and the corresponding balancing system. As a result, the electricity market is evolving in unprecedented ways and new participants are entering the playing field to capitalize on the changing dynamics caused by VRE generators. One novel participant, the virtual power plant (VPP), possesses an advantage over other market participants by aggregating VRE generators with controllable renewable energy generators, like biogas and hydro plants, into one entity. This allows the VPP to both gain access to live VRE production data that larger plants don’t have, which it then utilizes to remotely dispatch various subpools of assets, and to provide balancing services to the grid. Subsequently, VPPs are able to trade VRE and other renewable electricity superiorly on the same spot markets and balancing systems as large central power plants and industrial consumers. The report asserts that VPP traders can earn profits through means of innovative trading strategies that exploit predictable market impacts caused by VRE power through a robust understanding of the electricity market and their unique access to data. / Denna rapport undersöker effekterna av variabel förnybar energi (VRE) på krafthandeln på den europeiska elhandelsmarknaden för stora aktörer. Den komplicerade driften av ett typiskt kraftutbyte i Europa åtföljs av ett lika komplicerat balanseringssystem. Den ökande mängden VRE i kraftsystemet, såsom vind- och solkraft, har långtgående effekter för krafthandlare på både denna elmarknad och motsvarande balanseringssystem. Som ett resultat utvecklas elmarknaden på enastående sätt och nya deltagare kommer in på spelplanen för att dra nytta av den förändrade dynamiken som orsakas av VRE-generatorer. En ny spelare, det virtuella kraftverket (VPP), har en fördel jämfört med andra marknadsaktörer genom att samla VRE-generatorer med styrbara förnybara energiproducenter, som biogas och vattenkraftverk, till en enhet. Detta gör att VPP både kan få tillgång till live VRE-produktionsdata som större anläggningar inte har, som den sedan använder för att distribuera olika underpooler av tillgångar och för att tillhandahålla balanstjänster till nätet. Därefter kan VPP: er handla med VRE och annan förnybar el på ett överlägset sätt på samma spotmarknader och balanseringssystem som stora centrala kraftverk och industrikonsumenter. Rapporten visar att VPP-handlare kan göra vinster genom innovativa handelsstrategier som utnyttjar förutsägbara marknadseffekter orsakade av VRE-kraft genom en detaljerad förståelse för elmarknaden och unik tillgång till data för produktionen av förnybar energi / <p>QC 20201118</p>

Variable renewable energy sources typically connect to the power grid through power electronic interfaces. Increased use of such sources can cause issues for conventional distance protection. The purpose of distance protection is to detect transmission line faults and trip circuit breakers accordingly in order to maintain power system stability and power quality, and to ensure the safety of equipment and humans. Conventional distance protection solutions work satisfactorily in grids dominated by synchronous generators, but it has been recognized in industry and academia that new solutions may be needed in power grids dominated by power electronics interfaced generation due to the non-linear system impacts introduced by such sources. It was the aim of this thesis project to investigate the performance of alternative solutions used toward this end, specifically time domain distance protection solutions which are immune to the dynamics of power electronics interfaced sources. Short-circuit simulations for different fault scenarios have been performed in PSCAD, utilising models with a wind farm connected via a single overhead transmission line to a grid represented by a voltage source and impedance. The PSCAD line voltages and currents were processed in Matlab where both a more conventional phasor-based algorithm and a time domain differential equation based algorithm were implemented and simulated. A tripping logic based on detecting stable fault distance estimates within the primary protection zone was used. The implemented algorithms were compared for 96 scenarios in their ability to identify the faults and fault types, estimate the fault distances, and in their tripping speed. The results show an overall better performance for the differential equation algorithm compared to the conventional phasor-based algorithm, with more successful trips, faster tripping speed and superior distance estimate convergence on the correct fault distance. Some limitations have also been identified for the differential equation algorithm such as a fault impedance trajectory in the impedance plane which can lead to incorrect trips during external faults when using conventional tripping logic. It is suggested that more research be done regarding the differential equation algorithm with the next step being further algorithm development and testing when using fault impedance estimates and a tripping zone in the impedance plane. / Variabla förnybara energikällor använder vanligtvis kraftelektronik som ett gränssnitt för kopplingen till kraftnätet och ökningen av sådana källor kan skapa problem för konventionella distansskydd. Distansskydds syfte är att detektera jord- och fasfel på kraftledningar samt att skicka utlösningssignaler till strömbrytare för att isolera felet, vilket behövs för att upprätthålla kraftnätets stabilitet, effektkvalitet samt för att säkerställa säkerhet för komponenter och människor. Konventionella distansskydd fungerar bra i kraftnät dominerade av synkrongeneratorer men det har uppmärksammats av industrin samt den akademiska världen att nya lösningar kan behövas i kraftnät som är dominerade av energikällor med kraftelektronik-gränssnitt på grund av dess olinjära dynamik. Syftet med detta examensarbete är att undersöka prestandan av alternativa algoritmer för distansskydd som kan användas mot detta ändamål, specifikt tidsdomän algoritmer som är immuna mot dynamiken introducerad av kraftelektroniken. Kortslutningssimuleringar för olika scenarion har simulerats i PSCAD modeller med en vindkraftpark kopplad i änden på kraftledningen, där spänningarna och strömmarna sparas för vidare analys. Resultaten från PSCAD simuleringar bearbetades i Matlab där både en konventionell algoritm baserad på fasvektorer samt en tidsdomän algoritm baserad på differentialekvationer har implementerats och simulerats. Den implementerade utlösningslogiken baserades på att detektera stabila estimeringar för avståendet mellan skyddsreläet och felet på kraftledningen, där utlösningssignaler skickas för stabila estimeringar detekterade inom den primära skyddszonen för reläet. De implementerade algoritmerna jämfördes i 96 olika scenarion för deras förmåga att: identifiera fel och feltypen, estimera avståndet mellan skyddsreläet och felet samt för deras utlösningstider. Resultaten visar en i överlag bättre prestanda för differentialekvations-algoritmen jämfört med den konventionella fasvektor-baserade algoritmen med fler lyckade strömbrytarutlösningar, snabbare utlösningstider samt bättre konvergens och mer korrekt lokalisering för avståndsestimeringen mellan skyddsreläet och felet. Vissa limitationer har även identifierats för differentialekvations-algoritmen, exempelvis en felimpedans-kurva i impedansplanet vilket kan leda till inkorrekta utlösningar för externa fel om ett konventionellt impedansområden används för utlösningslogiken. Det föreslås att mer forskning bör utföras kring differentialekvations-algoritmen med nästa steg att vidare utveckla algoritmen samt utföra tester vid användande av felimpedansestimeringar och en utlösningslogik baserad på impedansområden.