Klimatförändringar är en av vår tids största utmaningar och andelen växthusgaser ut i atmosfären måste minskas kraftigt. Sverige har som mål om en fossilfri bilflotta år 2030, vilken ska upprättas med hjälp av alternativa fordon och drivmedel. I och med detta har elektriskt drivna fordon kommit att bli attraktiva vilket föranleder nya utmaningar för elnätsägare. Denna studie har till syfte att verka som ett underlag för kommande investeringar i ett lokalt elnät. Målet är att med simuleringar av scenarier gällande laddningseffekt och andelen förekommande elbilsladdning, succesivt belasta elnätet för att på så vis utreda nätkapaciteten. Nätstationers transformatorer samt kablage skall även åldersbestämmas. Metoden är byggd utifrån litteraturstudier och simuleringar har gjorts i dpPower. Resultaten visar att nätet är gammalt men klarar ändock nästintill 100 % penetration elbilar med laddningseffekten 3,7 kW. Vid högre laddningseffekter börjar nätet ge vika vid ca 25-50% elbilspenetration. Nätstationernas transformatorer är komponenterna som belastas hårdast och spänningsfall är den mest förekommande kvalitetsbristen. Då matarkabelarean ökades mellan nätstation och kabelskåp, medförde detta avsevärda förbättringar gällande spänningsfall. Högspänningsnätet visade sig vara mycket starkt. Slutsatsen är att transformatorers märkeffekt samt spänningsfall blir begränsande faktorer för framtiden. Transformatorer och matarkablar kan behöva förstärkas alternativt att ytterligare nätstationer tillsätts nätet. Detta skulle med omkonstruktion av nätet fördela lasten, minska avstånd till kund och då stävja spänningsfallen. Högspänningsnätet bör i framtiden utnyttjas mer och på så vis avlasta lågspänningsnätet. / Climate change is one of today's biggest challenges, and the amount of greenhouse gases into the atmosphere has to be greatly reduced. Sweden aims at a fossil-free car fleet by 2030, using alternative vehicles and fuels. Therefore electrically driven vehicles have become attractive, causing new challenges for power grid owners. This study aims to serve as a basis for future investments in a local electricity grid. By simulating scenarios regarding electrical vehicle charging power in relation to the number of vehicles involved, the electricity grid will be loaded to investigate its capacity. Transformers and cables in the grid will be determined by age. The method is based on literature studies and simulations have been made in dpPower. The results show that the grid is old, but yet capable of a nearly 100 % of electric cars charged with 3.7 kW, with higher charging powers the grid starts to yield at about 25-50 % of electric car penetration. The substations are the components that are subjected the most, problems with voltage drops is the most common quality shortage. The cross section of the feeding cable between substations and the nearest cable distribution cabinet was increased which resulted in significant improvements in voltage drop. The high voltage network is considered as very strong and can handle all scenarios. The conclusion is that transformer power rating and voltage drops will become limiting factors in the future. Transformers and power cables may need to be reinforced alternatively additional substations to the grid put in place. Additional substations with the redesign of the grid may distribute the load, reduce the distance to customers and with that reduce the voltage drop. The high-voltage grid should be utilized more in the future, thus unburdening the low voltage grid.

The aim of the study is to analyze the possibility of how and where wind farms should be integrated on the electrical grid. The challenges mainly concern grid capacity and transmission losses. Economic factors will be regarded as well. To fulfill the aim, the Skellefteälven river in Sweden is selected as study object. A regional grid along the river is thereupon simulated with regards to five existing hydro power plants, four electrical consumption points, and the national grid. Additionally, four wind farms are placed on probable sites around the grid. Considering the large amount of data to be calculated in this study, a grid model assembled through numerical analysis in MATLAB is henceforth deemed optimal. Through load flow simulation, the voltage variations and power losses are calculated. Hence, the costs of the losses is found. The investment costs for upgrading the grid are also determined. As the results show, an upgrade of the electrical grid certainly requires a relatively large investment sum. Nevertheless, the return of the project will eventually surpass the initial costs. Accordingly, there are economic benefits of investing in upgrading the grid capacity. / Syftet med studien är att analysera möjligheten till hur och var vindkraftsparker borde integreras i elnätet. Utmaningarna rör främst nätkapacitet och ledningsförluster. Ekonomiska faktorer kommer även att undersökas. För att uppnå syftet bedrivs en fallstudie, där Skellefteälven väljs som studieområde. Ett regionalnät är utformat längs älven med hänsyn till fem existerande vattenkraftverk, fyra valda konsumtionsnoder och stamnätet. Utöver dessa placeras även fyra vindkraftsparker ut på lämpliga ställen. Med tanke på hur mycket data som behandlas vid beräkningarna simuleras därför nätet med hjälp av numerisk analys i MATLAB. Genom att köra effektflödesberäkningar räknas spänningsvariationer och effektförluster fram. Därifrån kan kostnader för ledningsförluster tas fram. Vidare framtas även investeringskostnader för uppgradering av nätet. Resultaten visar att en uppgradering kräver en relativt stor investeringssumma. Däremot kommer inkomsten efter en genomförd uppgradering tillslut att överstiga initialkostnaden. Därav finns det ekonomiska fördelar med att investera i en ökad nätkapacitet.

I dagsläget har världen en stadigt växande befolkning och där igenom en stadigt växande energiförbrukning. Med en växande energiförbrukning har det under de senaste åren uppenbarats diskussioner rörande samhällets hållbarhet och miljöpåverkan.  Samtidigt sker det en kontinuerlig teknikutveckling och människan är mer beroende av konstant elförsörjning än någonsin tidigare. Teknologiska framsteg, tillsammans med önskan att sträva mot ett mer hållbart samhälle med hög elleveranssäkerhet, har mynnat ett begrepp kallat smarta elnät. Till följd av att elnätet involverar en stor bransch råder det delad mening över vad som utgör ett smart elnät. Detta har lett till uppkomsten av olika definitioner och modeller av konceptet. I syfte att skapa en övergripande uppfattning har en litteraturstudie utförts för att sammanställa de huvudsakliga områden som utgör det smarta elnätet. För att skapa denna överblick har ett förslag på en övergripande definition framtagits enligt följande: Ett smart elnät är nästa steg i elnätets fortgående utveckling som sker till följd av samhällets ökande förlitlighet på konstant elförsörjning och önskan att begränsa människans miljöpåverkan. Målet är att med hjälp av kostnadseffektiva tekniska lösningar, effektiv teknik och ekonomiska drivkrafter främja införandet av ytterligare förnyelsebar elproduktion, en ökad elanvändning och ett effektivare utnyttjande av elnätet – ett elnät med låga förluster, hög elkvalitet och leveranssäkerhet med elkunder som är mer medvetna och delaktiga i sin elförbrukning än förr. Utifrån denna definition kan man summera smarta elnät till att omfatta två huvudsakliga intressen för samhället – hållbarhet och en ökad leveranssäkerhet. I framtiden förväntas därför elnätet hantera vidare utbredning av förnyelsebar elproduktion och en ökad elanvändning. För att möta denna förväntan har det dels konstaterats att nätkapaciteten behöver öka. Det har visats att en ökad nätkapacitet kan nås genom både tekniska lösningar som energilagring och effektivare komponenter men också icke-tekniska lösningar som politiska drivkrafter och incitament för elkunder att sänka sin maxförbrukning och elförbrukning i överlag i form av efterfrågeflexibilitet. I dagsläget finns inga uppenbara incitament för detta och det anses att reformer på vissa delar av elmarknaden kommer att krävas för att främja utvecklingen mot ett hållbart smart elnät. Samtidigt förväntas elnätet förse kunder med högre elkvalitet och leveranssäkerhet. Dagens elnät utgörs av många långlivade och, i många fall, gamla komponenter och investeringar kommer att behöva göras i moderna skyddssystem och kommunikationsnätverk i sinom tid ifall man vill uppnå nya förväntningar. Därtill förväntas det smarta elnätet omfatta olika typer av kommunikationsnätverk inom skyddssystem, övervakning och mätning. Därför har också information rörande relevanta kommunikationsprotokoll, -medier och -nätverk summerats där olika egenskaper lämpar sig för olika tillämpningar. / Currently the world has a steadily growing population and therefore steadily growing need of energy. With a growing need of energy, discussions regarding society’s sustainability and environmental impact have risen. At the same time modern technology has resulted in society being more dependent on a constant power supply than ever before. Technological advances, together with the desire to become a more sustainable society with high availability of power, have yielded a concept known as the smart grid. Due to the power grid being a huge industry there’s a divided perception regarding what a smart grid constitutes. This has resulted in the appearance of different definitions and models of the concept. Therefore a literary study was done with the purpose of creating an overall perception of the main aspects of the smart grid. To create this overview a proposed definition has been developed that describes the smart grid as mainly sustainable and available. The smart grid is the next step of the power grid’s ongoing development in response to society’s increasing reliability of a constant power supply and the wish for decreasing man’s environmental impact. With cost efficient technical solutions, efficient technology and economic forces the goal is to promote introduction of additional renewable electricity production, increased electricity utilization and a more efficient use of the power grid – a power grid with low losses, high power quality and availability with end-users that are more aware and involved in their power consumption than before. Based on this definition the smart grid can be summarized as two main interests for society – sustainability and a higher reliability. In the future the power grid is expected to cope with an increased introduction of renewable electricity production and an increased use of electrical applications. It has been concluded that the grid capacity has to increase in order to meet these expectations. It’s been shown that an increase in grid capacity can be achieved through technical solutions as energy storage and more efficient electrical components but also through non-technical solutions as political forces and incentives for end-users to lower their peak consumption and overall electricity consumption through demand response. At present there are no clear incentives for this and it’s considered that there is a need for reform of certain parts of the electricity market to promote the development towards a sustainable smart grid. The power grid is also expected to supply end-users with a higher power quality and reliability. The power grid of today consists of long lived and, in many cases, old components and investments in modern protection systems and communication networks are required in due time to meet new expectations. In addition, the smart grid is expected to include different types of communication network within protection systems, monitoring and metering. Information was therefore summarized regarding relevant communication protocols, media and networks where different properties are suitable for different applications.