Return to search

Transmission alternatives for grid connection of large offshore wind farms at large distance / Transmissionslösningar för nätanslutning av stora havsbaserade vindkraftsparker

With the great possibility of offshore wind power that can be installed in the world seas, offshore wind power is starting to get and important source of energy. The growing sizes of wind turbines and a growing distance to land, makes the choice of transmission alternative to a more important factor. The profitability of the transmission solution is affected by many parameters, like investment cost and power losses, but also by parameters like operation & maintenance and lead time of the system. The study is based on a planned wind farm with a rated power of 1 200 MW and at a distance of 125 km to the connection point. Four models have been made for the transmission network with the technology of HVAC, HVDC and a hybrid of both. The simulation program used is EeFarm II, which has an interface in Matlab and Simulink. The four solutions have been compared technically, with difficulties and advantages pointed out and also economically, with the help of LCOE, NPV and IRR. Costs, power losses and availability of the wind turbines and intra array network are not included in the study. The result of the simulations implies that the HVAC solution is the most profitable with the lowest Levelized Cost of Energy and highest Net Price Value and Internal Rate of Return. The values are 25.11 €/MWh, 387.60 M€ and 15.32 % respectively. A HVDC model with just one offshore converter station, has a LCOE close to the HVAC solution, but with a more noticeable difference in NPV and IRR (25.71 €/MWh, 300.76 M€ and 14.84 % respectively). A sensitivity analysis has been done, where seven different parameters have been changed for analysing their impact on the economic result. The largest impact made was by a change in investment cost and lead times. The results imply that with a structure of the transmission network as for the models, and with similar input data, the break point where a HVDC solution is more profitable than a HVAC solution is not yet passed at a distance of 125 km from the connection point. With an evolving technology in the field of HVDC, a shorter lead time and lower investment cost could mean that a HVDC solution would be more profitable at this distance. Difficulties for a HVAC solution with more cable required, like bigger land usage and cable manufacturing as a bottle neck, could make an important factor tough while making a decision. / Med den stora potentialen hos världens hav, börjar havsbaserad vindkraft bli en betydande energikälla. Den ökande storleken på vindkraftsturbinerna tillsammans med de ökade avstånden mellan vindkraftsparkerna och land, gör att transmissionslösningen blir en mer betydelsefull komponent. Flera olika parametrar kan vara avgörande för transmissionslösningens lönsamhet, som investeringskostnad och effektförluster, men också saker som drift & underhåll och projektets ledtid. Studien är baserad på en planerad vindkraftspark med en märkeffekt på 1 200 MW och på ett avstånd på 125 km till anslutningspunkten. Fyra modeller av transmissionssnätet har gjorts, där tekniken har bestått av HVAC, HVDC samt en blandning av dessa. Simuleringarna har gjort i EeFarm II, ett program baserat på Matlab och Simulink. De fyra modellerna har jämförts tekniskt, med för- och nackdelar poängterade, och även ekonomiskt med hjälp av LCOE, NPV och IRR. Kostnader, effektförluster och tillgängligheten för vindkraftsturbinerna och internnätet i vindkraftsparken är inte inkluderade i studien. Resultaten av simuleringarna visar på att HVAC-lösningen är den mest lönsamma, med lägst Levelized Cost of Energy och högst Net Price Value och Internal Rate of Return. Värdena för dessa är 25,11 €/MWh, 387,60 M€ respektive 15,32 %. En HVDC-lösning med enbart en DC-plattform och likriktarstation för hela märkeffekten, har en LCOE inte långt ifrån HVAC-lösningen, men med en lite större skillnad i NPV och IRR (25,71 €/MWh, 300,76 M€ respektive 14,84 %). För att analysera påverkan av olika parametrar på de ekonomiska mätvärdena, har en osäkerhetsanalys gjort. Den största påverkan på resultatet syntes av förändringar av investeringskostnader och ledtider. Ovanstående resultat tyder på, med transmissionslösningar enligt modellerna i detta arbete, att brytpunkten där en HVDC-lösning är mer lönsam än en HVAC-lösning inte än är passerad vid ett avstånd på 125 km till anslutningspunkten. Med en fortfarande väldigt ung teknik för HVDC, kan den ständigt utvecklande tekniken i framtiden betyda kortare ledtider och en lägre investeringskostnad för en HVDC-lösning och möjligheten att vara en mer lönsam lösning. Komplikationer med en HVAC-lösning pga den extra landkabeln, som större landanvändning och med kabeltillverkningen som en flaskhals, kan ändå göra en HVDC-lösning mer praktisk.

Identiferoai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:umu-65804
Date January 2013
CreatorsMoberg, Désirée
PublisherUmeå universitet, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik
Source SetsDiVA Archive at Upsalla University
LanguageEnglish
Detected LanguageEnglish
TypeStudent thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text
Formatapplication/pdf
Rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess

Page generated in 0.0029 seconds