The presence of EV chargers in low voltage distribution grids increases through both public-usefacilities and at-home installations. EV charger grid impact studies are commonly focused onlarger installations such as fast-charging stations and charging pole arrays, or consider one or afew scenarios with respect to at-home EV charger amounts. In this study, a gradual increase inat-home EV chargers is instead examined. Their grid impact is assessed by viewing voltagelevels, voltage imbalances, voltage harmonic content and current harmonic content as functionsof the amount of EV chargers present in a grid. This is achieved by means of power flow andharmonic flow simulations with stochastic EV charger placements. Four different low voltagedistribution grids in Västerås are investigated, and average and worst-case scenarios (asrepresented by 95% confidence intervals) are examined. This way, it is ascertained how thecompounded grid impact of at-home EV chargers increases and at which point different powerquality regulations may be violated.The results indicate that there is a large difference between grids in the amount of EV chargersthat can be accommodated. Both voltage levels and voltage imbalances can be the limitingfactor with respect to regulation violations, while harmonic content is of little concern. The gridimpact of EV chargers is shown to depend on the power demand of the customers, and to differgreatly within the grid depending on its topology. / Fler och fler skaffar elbil i Sverige, det har förutspåtts att elbilar kommerutgöra hälften av Sveriges personbilsflotta år 2030. Att elbilar ersätter bensinoch dieselbilar ses främst som något positivt, eftersom det leder till minskadeväxthusgasutsläpp. För elnätsägare kan det dock leda till problem; elbilarbelastar elnätet när de laddar. I takt med att elbilarna ökar i antal gör derasinverkan på elnätet det också. Ju fler elbilsladdare som används, desto större ärrisken att de bidrar till överbelastning i distributionsnät.Förekomsten av elbilsladdare i distributionsnät kan öka genom stora installationer (exempelvis snabbladdningsstationer och laddstolpar på parkeringar)och små installationer som laddboxar i hushåll. Ofta kräver stora installationernoggrann analys och planering av elnätsägaren innan de genomförs, eftersomdet inte är säkert att nätet kan hantera dem. För enskilda laddboxar i hushåll,däremot, görs inga analyser. Det går inte heller att planera deras tillväxt,eftersom elnätsägaren inte bestämmer när folk ska köpa elbil.Elbilsladdare drar mycket ström vilket betyder att de kan orsaka underspänning i nätet och överbelastning av ledningar och transformatorer. Det ärdock inte det enda problemet; ofta använder elbilsladdare i hushåll bara en fas,vilket gör att de bidrar till obalans i spänningen mellan nätets tre faser.Dessutom ger elbilsladdare upphov till övertoner i nätet.Elnätsägare har krav på sig att upprätthålla en god spänningskvalitet, och detfinns därför ett behov av att förstå hur näten påverkas av ökande mängderelbilsladdare. Det kan dock vara svårt att förutsäga hur elbilsladdaresnätpåverkan kommer bete sig. När påverkan från elbilsladdare för hemmabrukundersöks med simuleringar görs det ofta genom att undersöka ett fåtalscenarier, t.ex. hur det blir om 50% eller 75% av hushållen har en elbil. I denhär studien var istället den gradvisa ökningen i fokus. Alla möjliga fall, från 0%till 100%, undersöktes med hjälp av randomisering och statistiska verktyg.Fyra distributionsnät i Västerås modellerades, och simulerades först utan någraelbilsladdare. Därefter placerades elbilsladdare ut en i taget, hos slumpmässigtutvalda hushåll, tills alla hushåll hade en elbilsladdare. På så vis kundespänningsnivåer, obalanser och övertonshalter i näten undersökas som funk-iitioner av antalet elbilsladdare. Simuleringarna repeterades tusen gånger, för attkunna beräkna pålitliga medelvärden som representerade snittscenarier och95%-värden som representerade bästa- och värstafallsscenarier.Det observerades hur spänningskvaliteten förändrades hos samtliga kunder ochvid nätens transformatorer. Först och främst undersöktes hur många elbilarsom behövde användas samtidigt i näten för att elkvalitetskraven inte längreskulle uppfyllas. Det visade sig vara stor skillnad mellan näten, som var väldigtolika till storlek och topologi. Det gjorde också stor skillnad huruvidakundernas effektuttag i nätet (annat än från elbilsladdarna) var stort eller litet.I vissa fall var spännings-nivån den begränsande faktorn, och i andra var detspänningsobalansen. Spännings- och strömövertonerna visade sig inte vara enbegränsande faktor alls. Överlag sågs att i de mindre näten kunde en störreandel av hushållen ladda elbilar samtidigt utan att problem uppstod; I detminsta nätet sågs 100% av hushållen förväntas kunna ladda elbilar samtidigtutan problem, och i vissa andra nät kunde problem i värsta fall uppstå redanvid 5%. De värsta fallen berodde dock även till stor del på nätens topologi: itvå av näten fanns s.k. sydda serviser, där flera kunder var kopplade till nätetlängs samma kabel. Dessa delar av näten var betydligt känsligare än resten,och det var alltid där problem uppstod först. Minst påverkan sågs vidtransformatorerna som kopplade distributionsnäten till överliggande nät. Därkunde inga överträdelser upptäckas ens när andra delar av näten hade extremaunderspänningar och obalanser. Det tyder på att mätningar vid transformatorninte räcker för att elnätsägare ska vara säkra på att spänningskvaliteten är god.Ett annat syfte med studien var att undersöka om det fanns så pass tydligatrender i resultaten att det gick att förutsäga hur elbilsladdare skulle påverkaandra distributionsnät. Det konstaterades att detta inte var aktuellt, eftersomskillnaderna var så stora mellan näten.Den här studien var väldigt teoretisk; fokus var att förstå den gradvisaökningen av elbilsladdare, snarare än att uppskatta nätens värdkapacitet ipraktiken. För att föra resultaten närmare verkligheten behövs simuleringar itidsdomänen, med högupplösta data för kunders effektuttag samt statistiskamodeller för användning av elbilsladdare.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-469275 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Burman Olsson, Viktor |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för elektroteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | UPTEC ES, 1650-8300 ; 22002 |
Page generated in 0.003 seconds