Power generation of the future will be dominated by renewable energy sources. This is a positive trend as society aims to improve sustainability, energy security, and reduce CO2 emissions. This progress however bears challenges for the power systems of the future. One area of particular concern is the blackstart recovery capability of the power systems following blackout events that disrupt electricity supply, as traditional blackstart suppliers have originated from unsustainable power sources. As new sustainable technologies are explored to fill the void, offshore wind power has been identified as a potential suitor to address future blackstart deficiencies. However, following a blackout event that leaves an offshore wind farm isolated, the current technology does not allow for start-up of the wind farm in an islanded mode without assistance from the onshore grid. Hence, a STATCOM with active power storage, known as an ES-STATCOM, is the proposed solution to energize the offshore wind farm to operate in an islanded mode, in preparation for assisting the onshore grid with blackstart. An EMT model and simulation of an ES-STATCOM with grid forming control capabilities and the surrounding offshore wind farm export system were developed in this thesis to assess the viability of the STATCOM solution in energization. The results are promising and show that the ES-STATCOM is in fact able to energize the offshore system to a stable voltage, while avoiding high order harmonics and large overvoltages that have the potential to cause damage to expensive subsea power system components. Ultimately, this thesis serves as a proof-of-concept for blackstart technology, providing useful insights towards the maturity of offshore wind-based blackstart providers of the future. / Framtidens elproduktion kommer att domineras av förnybara energikällor. Detta är en positiv trend eftersom samhället strävar efter att förbättra hållbarheten, tryggheten gällande energiförsörjning samt minska koldioxidutsläppen.. Denna utveckling innebär dock utmaningar för framtidens kraftsystem. Ett område som är särskilt oroande är kraftsystemens förmåga att återhämta sig efter blackout som stör elförsörjningen, eftersom de traditionella leverantörerna av ett strömavbrott har sitt ursprung i ohållbara kraftkällor. I takt med att man utforskar ny hållbar teknik för att fylla tomrummet har havsbaserad vindkraft identifierats som en potentiell kandidat för att åtgärda framtida brister vid svartstart. Efter ett strömavbrott som gör att en havsbaserad vindkraftpark blir isolerad från kraftnätet kan vindkraftparken inte startas upp i ett ö-läge utan hjälp från landnätet med nuvarande teknik. Därför föreslås en STATCOM med aktiv energilagring, en så kallad ES-STATCOM, som lösning för att ge energi till havsbaserade vindkraftparker så att de kan fungera i ö-läge, som en förberedelse för att hjälpa landnätet med svartstart. En EMT-modell och simulering av en ES-STATCOM med nätbildande kontrollfunktioner och det omgivande exportsystemet för havsbaserade vindkraftparker utvecklades i denna avhandling för att bedöma lönsamheten hos STATCOM-lösningen för energitillförsel. Resultaten är lovande och visar att ES-STATCOM kan försörja det havsbaserade systemet med den en energi som krävs för en stabil spänning, samtidigt som man undviker harmoniska övertoner av hög ordning och stora överspänningar som har potential att skada dyra komponenter i det havsbaserade kraftsystemet. I slutändan tjänar denna avhandling som ett proof-of-concept för blackstart-teknik och ger användbara insikter om hur mogna framtida leverantörer av svartstart-teknik för havsbaserad vindkraft är.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-325677 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Mile, Nicolas |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS), Stockholm : KTH Royal Institute of Technology |
| 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 ; 2022:916 |
Page generated in 0.003 seconds