VJV Voimalaitosten mallintaminen Voimalaitospäivä Scandic Park 24.2.2016 Ilkka Luukkonen
Mallinnustietojen kerääminen on yhteinen etu Riittävät mallinnustiedot suunnittelun lähtökohdaksi Oikein mitoitetut ja ajoitetut investoinnit Käyttövarmuus ja kustannustehokkuus
Pohjoismainen verkkomalli Suunnittelumallia ylläpidetään yhteispohjoismaisesti kaikkiaan n. 8000 solmupistettä, lähes 1900 generaattorimallia jokainen maa vastaa omalta osaltaan mallien oikeellisuudesta, mutta tulokset ovat yhteisiä tärkeää, että mallit ovat ajan tasalla ja toimivat oikein! jatkossa yhä enemmän tiedonvaihtoa myös Euroopan tasolla
Mihin laskentamalleja ja laitostietoja tarvitaan? Tehonjako- ja vikavirtalaskenta - voimajärjestelmän käyttö ja suunnittelu Dynamiikkalaskenta - voimajärjestelmän suunnittelu ja käytön suunnittelu - siirtokykylaskenta - häiriöiden jälkiselvitys Voimajärjestelmän dynamiikkaan liittyvät erikoistarkastelut -saarekekäytöt - säätöjärjestelmien koordinointi - alisynkroniset värähtelyt Nimellisarvot ja laitosverkon rakenne (tehonjako- ja vikavirtalaskentamalli, PSS/E) PQ-diagrammi ja siihen liittyvien rajoittimien asettelut Laitoksen syöttämä vikavirta EMT-laskentamalli (PSCAD) Dynamiikkalaskentamalli (PSS/E) Generaattori- ja laitostason säätäjien rakenteet ja parametroinnit Sekä generaattori- että laitostason suojausasettelut Tehdas- ja käyttöönottokokeiden tulokset tarkastelun tulosten luotettavuuden arvioiminen
Voimalaitoshankkeen vaiheet mallintamisen kannalta Vaihe 1 Vaihe 2 Yleiset voimalaitoksen mallintamiseen tarvittavat tiedot Projektikohtaiset dynaamisen toiminnan mallintamiseen tarvittavat tiedot Vaihe 3 Vaihe 4 Käyttöönottokokeet Toimitettujen mallien todentaminen käyttöönottokokeita vasten
Mallintamisen haasteita 1. Vanhat laitteistot puutteellinen tai kadonnut dokumentaatio 2. Tiedonkulun esteet projekteista saadaan tietää vasta jälkikäteen 3. Kehittyvät teknologiat, joiden mallinnus ei ole vielä vakiintunutta (tuuli- ja aurinkovoima) IEC kehittää parhaillaan tuulivoimalaitosten mallinnukseen standardia (IEC 61400-27-1 ja 27-2) standardin toinen osa ilmestynee kesällä 2016 WECC jo aiemmin julkaissut geneerisen tuulivoimalaitosmallin
Mallintamisen lähtökohtia Teholuokan 1 voimalaitoksille (alle 10 MW) ei ole toistaiseksi mallinnusvaatimuksia RfG-koodi ei vielä lopullinen Ei black box malleja, kiitos! Pyrkimys yleisesti saatavilla olevien standardimallien käyttöön yksinkertaisuus ja läpinäkyvyys ylläpidettävyys ja yhteensopivuus eri ohjelmistojen välillä riittävä tarkkuus "ison kuvan" kannalta
Mitä dynamiikkamallinnustietoja odotetaan? Tahtikonevoimalaitokset generaattorin yleiset parametrit (reaktanssit, aikavakiot, hitausvakio) lohkokaaviokuvaus AVRmallista parametreineen mieluusti standardiin IEEE 421.5 perustuva lisästabilointipiirin malli turpiinisäätäjän malli ali- ja ylimagnetointirajoittimet Tuulivoimalaitokset projektikohtainen, yhdeksi ekvivalenttigeneraattoriksi aggregoitu tehonjakomalli ja yhteensopiva dynamiikkalaskentamalli todellista laitosta vastaavat puistosäätäjän asettelut aurinkovoimalle vaatimukset ovat lähtökohtaisesti samat
Mallien todentaminen tahtikonevoimalaitokset
Mallien todentaminen tuulivoimalaitokset
Yhteenveto Ajantasaisia ja todennettuja voimalaitosmalleja tarvitaan suunnittelun lähtötiedoiksi Standardimallien käyttö on suositeltavaa Tieto voimalaitoshankkeista kulkemaan hyvissä ajoin
Essentially, all models are wrong, but some are useful. George E. P. Box (1987)
Fingrid välittää. Varmasti.