Development of the service product for the grid connection of a wind turbine

Tuulivoimatuotannon yleistyminen Suomessa tulevina vuosina yhdistettynä melko pieneen käytännön kokemukseen hajautetun tuotannon integroimisesta osaksi sähköverkkoa, lisää tuulivoimatuottajien ja verkkoyhtiöiden tarvetta ulkopuolisen suunnittelu- ja konsultointiosaamisen hyödyntämiselle tuulivoimahankkeiden aikana. Tuulivoimahankkeet ovat luonteeltaan erittäin pitkäkestoisia ja erilaisten selvitys- ja suunnittelutöiden osuus hankkeiden aikana on merkittävä. Tässä diplomityössä kehitetään ElMil Oy:lle kokonaisvaltaista sähköteknisiin tarkasteluihin perustuvaa palvelumallia tuulivoimaloiden verkkoon liittämiseksi, jota voidaan tarjota lähinnä eri alueiden sähköverkkoyhtiöille. Palvelumallin sisältö on kehitetty siten, että se kattaa koko tuulivoimahankkeen aina esiselvityksistä itse voimalan sähköverkkoon liittämiseen asti. Suunnittelun tukena käytetään PSCAD-ohjelmistoa, jonka avulla tuulivoimaloiden sähköteknisiä vaikutuksia sähköverkossa voidaan arvioida simulointien kautta. Kehitettyä palvelumallia päästään testaamaan tässä diplomityössä käytännön esimerkin kautta. Yhteistyössä Järvi-Suomen Energia Oy:n kanssa on tarkasteltu Juvan Loukeenvuorelle sijoittuvien kahden 3 MW:n tuulivoimalan sähköverkkoon liittämistä. Simulointien avulla työssä tarkastellaan tuulivoimaloiden verkostovaikutuksia ja verkostosuojauksen toteuttamista kahdessa erilaisessa tilanteessa. Perustilanteen tarkasteluissa tuulivoimalat sijoitetaan omalle johtolähdölleen alueelle rakennettavalle uudelle sähköasemalle ja korvaustilanteessa tuulivoimalat liitetään osaksi jo olemassa olevaa johtolähtöä, joka sisältää myös muita kuluttajia. Tarkasteluissa halutaan selvittää miten suuria sähköteknisiä muutoksia tuulivoimalat aiheuttavat alueen sähköverkossa ja kuinka verkostosuojaus tulee rakentaa kahdessa erityyppisessä tilanteessa. Perustilanteen tarkasteluissa ei havaita mitään ongelmakohtia ja sen toteuttaminen on varsin selkeäpiirteistä ja huomattavasti yksinkertaisempaa kuin korvaustilanteessa. Korvaustilanteessa joudutaan sallimaan suosituksia suuremmat muutokset sähkön laadussa. Kahden tuulivoimalan liittäminen suhteellisen heikkoon jakeluverkkoon aiheuttaa haitallisia muutoksia alueen muille sähkönkäyttäjille. Korvaustilanteessa alueen sähköverkkoa joudutaan tietyiltä osin vahvistamaan ja lisäämään verkostoautomaatiota verkon käyttövarmuuden parantamiseksi