Due to the increase in electrical demand and renewable penetration, electrical utilities need to improve and optimize the grid infrastructure. Fundamental components in this grid infrastructure are transformers, which are designed conservatively on the base of a static rated power. However, load and weather change continuously and hence, transformers are not used in the most efficient way. For this reason a new technology has been developed: Dynamic transformer rating (DTR). By applying DTR, it is possible to load transformers above the nameplate rating without affecting their life time expectancy. This project goes one step further and uses DTR for the short term and long term wind farm planning. The optimal wind farm is designed by applying DTR to the power transformer of the farm. The optimization is carried out using a Mixed-Integer Linear Programming (MILP) model. In respect of the transformer thermal analysis, the linearized top oil model of IEEE Clause 7 is selected. The model is executed for 4 different types of power transformers: 63 MVA, 100 MVA, 200 MVA and 400 MVA. As result, it is obtained that the net present value for the investment and the capacity of the wind farm increase linearly with respect to the size of the transformer. Then, a sensitivity analysis is carried out by modifying the wind speed, the electricity price, the lifetime of the transformer and the selected weather data. From this sensitivity analysis, it is possible to conclude that wind resources and electricity price are key parameters for the feasibility of the wind farm. / På grund av ökningen av efterfrågan av elektricitet och förnybara energin, elförsörgingsföretag måste förbättras och elnätets infrastruktur måste optimeras. Grundläggande komponenter i elnätet är transformatorer, som är designade konservativt efter en statisk märkeffekt. Laster och vädret ändras dock kontinuerligt, detta betyder att transformatorer inte används på de mest effektiva sätten. Av denna anledning har en ny teknik utvecklats: Dynamisk lastbarhet hos transformatorer (DTR). Genom att applicera DTR, gör det möjligt att belasta en transformator högre än märkdata utan att påverka den förväntade livslängden. Detta projekt går ett steg längre och använder DTR för kort och lång sikts vindkraftparkplaneringar. Den optimala vindkraftparken är designad genom att använda DLT på krafttransformatorn för vindkraftsparken. Optimeringen utförst med hjälp av Mixed-Integer Linear programming (MILP) modell. Gällande transformatorns termiska analys, så valdes den linjäriserade toppoljemodellen av IEEE Clause 7. Modellen var utförd för fyra olika krafttransformatorer: 63 MVA, 100 MVA, 200 MVA och 400 MVA. Resultatet blev att nettonuvärdet för investeringen och kapaciteten av vindkraftsparken ökade linjärt med avseende på storleken på transformatorn. En känslighetsanalys var utförd genom att ändra vindhastigheten, elpriset, livstiden av transformatorn och de valda väderdata. Från känslighetsanalysen så var det möjligt att dra slutsatsen att vindresurser och elpriset är nyckelparametrar för vindkraftsparkens genomförbarhet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-287175 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Molina Gómez, Andrea |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| 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 | TRITA-EECS-EX ; 2020:762 |
Page generated in 0.0022 seconds