Jatko-opintokurssi Wind Power in Power Systems Kappale: 3. An introduction

1. Jatko-opintokurssiWind Power in Power SystemsKappale: 3. An introduction Jussi Antikainen

2. Historiaa ja nykytilaa • Sähköistymisen edut huomattiin 1880-luvulla Thomas Alva Edisonin näyttäessä tietä • Kehitys johti jännitetasojen nousuun, vaihtosähkön käyttöön ja yhä suurempiin yksikkökokoihin • Ensimmäinen tuulivoimala esiteltiin 1891 (Dane Puol la Cour) • Tällöin tuulivoimalla ei ollut kuitenkaan jalansijaa sähköjärjestelmien kehityksessä • Nykyisin asiat ovat toisin ja tämä aiheutta tarvatte kehittää uusia ratkaisuita hallita tuulivoiman yleistymisen aiheuttamia vaatimuksia sähköverkoille •  ratkaisuita suunnitteluun ja verkon käyttöön • Tuulivoiman aihauttamat tarpeet johtuvat pääasiassa käytetyn energianlähteen luonteenpiirteistä: tuulen nopeuden vaihtelut •  tuulivoima ei saa vaarantaa sähköverkon pääasiallista tarkoitusta missään olosuhteessa (sähkönjakelu)

3. Tuulen teho • Tuuli johtuu ilmamassojen välisistä lämpötilaeroista • tuuli on globaali, alueellinen tai paikallinen ilmiö • Tuulen nopeus vaihtelee jatkuvasti ajanhetken ja korkeuden funktiona • maanpinnan muodot aiheuttavat myös turbulenssia • Tuulen nopeuden vaihdellessa myös tuulen teho vaihtelee • tämä voi vaikuttaa tuotetun sähkönlaatuun • vaikutukset riippuvat käytetystä teknologiasta • Tuulesta ei saada siirrettyä kaikkea energiaa voimalan roottoriin • aiheuttaisi tuulen “pysähtymisen” roottorin lapojen pinnalle

4. Tehontuotanto • Tuotanto alkaa, kun tuulen nopeus ylittää käynnistymisnopeuden • Nimellisteho saavutetaan yleisesti noin 12-16 m/s tuulella • Voimala ajetaan alas tuulen nopeuden ylittäessä sammutusnopeuden 20-25 m/s • Tehoa säädetään lapakulmasäädöllä tai sakkaussäädöllä • Huom! Tuulipuiston tehokäyrä ei vastaa voimaloiden yhteenlaskettua käyrää

5. Yksittäisten voimaloiden yhdistäminen • Yksittäisten tuulivoimalayksiköiden ja yksittäisten tuulipuistojen yhdistämisellä suuremmiksi kokonaisuuksiksi on positiivisia vaikutuksia sähköverkkojen toimintaan ja sähkön laatuun • perustuu suurempaan määrään erillisiä yksiköitä ja tuulipuistojen maantieteelliseen jakautumiseen • puuskien vaikutus pienenee (tehonvaihtelu % n-1/2 )

6. Peruskysymyksiä tuulivoiman yleistymiseen • Kuluttajan vaatimukset: • CR1: kuluttajan liittymispisteen jännitetason pitää olla hyväksytyissä rajoissa • CR2: tehoa pitää olla tarjolla kuluttajan sitä tarvitessa • CR3: tarjolla olevan tehon tulee olla järkevän hintaista • vs. • “Tuulivoimalan vaatimukset” • WP1: voimalan liittymispisteen jännitetason pitää olla pysyä sopivissa rajoissa • WP2: tuotettu teho pitää pystyä syöttämään verkkoon joka tilanteessa • WP3: verkon luotettavuus voimalan liittymispisteessä

7. Peruskysymyksiä tuulivoiman yleistymiseen • CR1 ja WP1 • U3 riippuvainen impedansseista Z1 ja Z3 sekä tehosta PD, kun U0 vakio ja tuulivoimalaa ei ole • tuulivoimalan tullessa verkk

8. Peruskysymyksiä tuulivoiman yleistymiseen • asd

9. Peruskysymyksiä tuulivoiman yleistymiseen • asd

10. Historiaa ja nykytilaa • asd

11. Historiaa ja nykytilaa • asd