SESP Simulointiympäristön tarjoamat mahdollisuudet älykkäiden sähköverkkojen tutkimuksessa ja kehittämisessä

Transkriptio

1 SESP Simulointiympäristön tarjoamat mahdollisuudet älykkäiden sähköverkkojen tutkimuksessa ja kehittämisessä Katja Sirviö Ympäristö & omavaraisuus -seminaari Vaasa

2 Esityksen sisältö VY:N taustaa sähköverkkojen simuloinnesta SESP ja Smart grid laboratorio Erilaiset simulointimenetelmät ja tarpeet Tehtyjä reaaliaikasimulointitutkimustapauksia Reaaliaikasimulointiesimerkkejä älykkään sähköverkon tutkimuksessa

3 Smart Grids Argumenting Learning Transition New practice

4 Taustaa 20 vuoden kokemus sähköjärjestelmien simuloinneista yhteistyössä teollisuuden kanssa Simulointityökaluna ollut PSCAD Simulointeihin perustuvaa tutkimusta on tehty Hajautetun ja uusiutuvan energiantuotannon verkkoonkytkemisestä Sähköjärjestelmän suojauksesta Mikrosähköverkosta eli microgrideistä Energiavarastoista ml. sähköautot 2011 rakennettiin IEC kommunikaatioporotokollaan perustuva PAC (Protection Automation Control) laboratorio Technobothnialle Monitoimittajaympäristö IED (Intelligent Electronic Devices) sähköasemalla ja tuotantolaitoksilla käytettäviä laitteita ja laitteistoja varten DEMVE -projekti yhteistyössä VAMK, Novian ja useiden teollisuuspartnereiden kanssa

5 SESP Simulointijärjestelmää, sähköjärjestemien tutkimuslaboratoriota ja tutkimusympäristöä kehitetään edelleen osana AIKO rahoitteista SESP (Smart Energy Systems Research Platform) projektia Kokonaisbudjetti , Hankkeen päätoteuttaja on Vaasan yliopisto ja sen osatoteuttaja on Svenska handelshögskolanin Vaasan yksikkö Smart Grid Laboratory kehitetään osaksi VEBICiä, joka sisältää PAC laboratorion Reaaliaikasimulointijärjestelmän (OPAL-RT systeemi, Speedgoat RCP) Living lab innovaatioympäristöjä (esim. Sundom Smart Grid) Big Data Warehouse Uusia liiketoimintakonsepteja Nykyistä simulointijärjestelmää ja osaamista viedään uudelle tasolle, joka perustuu reaaliaikasimulointijärjestelmän antamiin mahdollisuuksiin

6 Sähköjärjestelmän simulointitapoja OFFLINE

7 Sähköjärjestelmän simulointitapoja REALTIME, SIL (Software In the Loop)

8 Sähköjärjestelmän simulointitapoja REALTIME, HIL (Hardware In the Loop), CHIL (Controller Hardware In the Loop)

9 SESP Use Case SunHILL (ERIGrid/EU) Offis, Oldenburg Loistehon hallinta SIL CHIL Kaapelointi Hajautettu tuotanto 16 MVA J08 Wind Power Plant G Wind Turbine 3.6 MW 110 kv 117/21 kv J07 Sundom J06 Sulva J09 Vaskiluoto

10 Smart Grid lab

11 SESP Use Cases Fingrid CHIL Kolme eri käyttötapausta/testitapausta, missä suojarele on kytketty reaaliaikasimulaattoriin ABB CHIL, HIL Useita käyttötapauksia/testitapauksia, missä suojarele sekä mittauslaitteita on kytketty reaaliaikasimulaattoriin

12 Sähköjärjestelmän simulointitapoja PHIL (Power Hardware In the Loop)

13 Sähköjärjestelmän simulointitapoja Hybridi

14 Älykkään sähköverkon tutkimuksessa OFFLINE SIL HIL PHIL Konseptien luomiseen, algoritmien luomiseen Algoritmien testaamiseen, kommunikaation testaamiseen Ohjaus- tai suojalaitteiden testaamiseen, kommunikaation tesaamiseen CHIL Microgrid kontrollerit Säätölaitteet (HEMS, ) Suojalaitteet Sähkölaitteiden/osittaisen sähköjärjestelmän testaaminen

15 Älykkään sähköverkon tutkimuksessa Model of distribution network EMS Model of smart building Cmmunications Control model of PV inverter Amplifier Control model of HEMS Model of smart building PV inverter

16 Microgrid A microgrid is a group of interconnected loads and distributed energy resources within clearly defined electrical boundaries that acts as a single controllable entity with respect to the grid A microgrid can connect and disconnect from the grid to enable it to operate in both gridconnected or island mode Microgrid controller includes the control functions that define the microgrid as a system that can manage itself, operate autonomously or grid connected, and seamlessly connect to and disconnect from the main distribution grid for the exchange of power and the supply of ancillary services. 1 1 IEEE IEEE Standard for the Specification of Microgrid Controllers

17 Älykkään sähköverkon tutkimuksessa Model of distribution network Control model of a microgrid controller Model of a microgrid Microgrid controller Model of a microgrid

18 Loppusanat SESP Smart Grid lab PAC lab Simulation OFFLINE REALTIME SIL HIL PHIL Living labs Big Data Tuote- ja liiketoimintakonsepteja Kehittymässä oleva tutkimus- ja laboratorioympäristö on jo kansainvälistä tasoa ja tulevaisuudessa sillä hienot mahdollisuudet kehittyä huipputason älyverkkotutkimuskeskukseksi Konsepteista tuotantoon ja vientiin Smart grid tutkimus- ja testialustoja, living labs, pilottitapauksia älykkäiden verkkojen ja infrastruktuurin testialustan rakentaminen infrastruktuurin ja palvelujen testaaminen sekä demonstrointi teknologian valmistelu sarjatuotantoon ja vientiin