Department of Electrical Energy Engineering 1 31/03/2015 Jatko-opintokurssi Wind Power in Power Systems Kappale: 3. An introduction Jussi Antikainen

Department of Electrical Energy Engineering 2 31/03/2015 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)

Department of Electrical Energy Engineering 3 31/03/2015 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

Department of Electrical Energy Engineering 4 31/03/2015 Tehontuotanto Tuotanto alkaa, kun tuulen nopeus ylittää käynnistymisnopeuden Nimellisteho saavutetaan yleisesti noin m/s tuulella Voimala ajetaan alas tuulen nopeuden ylittäessä sammutusnopeuden m/s Tehoa säädetään lapakulmasäädöllä tai sakkaussäädöllä Huom! Tuulipuiston tehokäyrä ei vastaa voimaloiden yhteenlaskettua käyrää

Department of Electrical Energy Engineering 5 31/03/2015 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 )

Department of Electrical Energy Engineering 6 31/03/2015 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

Department of Electrical Energy Engineering 7 31/03/2015 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

Department of Electrical Energy Engineering 8 31/03/2015 Peruskysymyksiä tuulivoiman yleistymiseen asd

Department of Electrical Energy Engineering 9 31/03/2015 Peruskysymyksiä tuulivoiman yleistymiseen asd

Department of Electrical Energy Engineering 10 31/03/2015 Historiaa ja nykytilaa asd

Department of Electrical Energy Engineering 11 31/03/2015 Historiaa ja nykytilaa asd