Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Increasing the hosting capacity of distributed energy resources using storage and communication
Luleå University of Technology, Department of Engineering Sciences and Mathematics, Energy Science.
2014 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)Alternative title
Öka acceptansgränsen för förnyelsebaraenergikällor med hjälp av lagring och kommunikation i smarta elnät (Swedish)
Abstract [en]

This thesis develops methods to increase the amount of renewable energy sources that can be integrated into a power grid. The assessed methods include i) dynamic real-time assessment to enable the grid to be operated closer to its design limits; ii) energy storage and iii) coordinated control of distributed production units. Power grids using such novel techniques are referred to as “Smart Grids”. Under favourable conditions the use of these techniques is an alternative to traditional grid planning like replacement of transformers or construction of a new power line. Distributed Energy Resources like wind and solar power will impact the performance of the grid and this sets a limit to the amount of such renewables that can be integrated. The work develops the hosting capacity concept as an objective metric to quantify the ability of a power grid to integrate new production. Several case studies are presented using actual hourly production and consumption data. It is shown how the different variability of renewables and consumption affect the hosting capacity. The hosting capacity method is extended to the application of storage and curtailment. The goal is to create greater comparability and transparency, thereby improving the factual base of discussions between grid operators, electricity producers and other stakeholders on the amount and type of production that can be connected to a grid.Energy storage allows the consumption and production of electricity to be decoupled. This in turn allows electricity to be produced as the wind blows and the sun shines while consumed when required. Yet storage is expensive and the research defines when storage offers unique benefits not possible to achieve by other means. Focus is on comparison of storage to conventional and novel methods.As the number of distributed energy resources increase, their electronic converters need to provide services that help to keep the grid operating within its design criteria. The use of functionality from IEC Smart Grid standards, mainly IEC 61850, to coordinate the control and operation of these resources is demonstrated in a Research, Development and Demonstration site. The site contains wind, solar power, and battery storage together with the communication and control equipment expected in the future grids.Together storage, new communication schemes and grid control strategies allow for increased amounts of renewables into existing power grids, without unacceptable effects on users and grid performance.

Abstract [sv]

Avhandlingen studerar hur existerande elnät kan ta emot mer produktion från förnyelsebara energikällor som vindkraft och solenergi. En metodik utvecklas för att objektivt kvantifiera mängden ny produktion som kan tas emot av ett nät. I flera fallstudier på verkliga nät utvärderas potentiella vinster med energilager, realtids gränser för nätets överföringsförmåga, och koordinerad kontroll av småskaliga energiresurser. De föreslagna lösningarna för lagring och kommunikation har verifierats experimentellt i en forskning, utveckling och demonstrationsanläggning i Ludvika.

Place, publisher, year, edition, pages
Luleå tekniska universitet, 2014.
Series
Doctoral thesis / Luleå University of Technology 1 jan 1997 → …, ISSN 1402-1544
Keyword [en]
Electric Power Systems, Renewable Energy, Energy Storage, Hosting Capacity, Curtailment, Power Utility Automation, IEC 61850, Smart Grid, Technology - Electrical engineering, electronics and photonics
Keyword [sv]
Elkraft, Förnyelsebara energikällor, Energilager, Acceptansgräns, Produktionsnedstyrning, Kraftsystemsautomation, IEC 61850, Smarta elnät, Teknikvetenskap - Elektroteknik, elektronik och fotonik
Research subject
Electric Power Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-18490Local ID: 8dcabe1b-6e16-45fe-bac6-ff61f33ced12ISBN: 978-91-7439-870-0ISBN: 978-91-7439-871-7 (PDF)OAI: oai:DiVA.org:ltu-18490DiVA: diva2:991499
Projects
SmartGrid Energilager
Note
Godkänd; 2014; Bibliografisk uppgift: Nicholas Etherden är industridoktorand på STRI AB i Göteborg. Vid sidan av doktoreringen har Nicholas varit aktiv som konsult inom kraftsystemsautomation och Smarta Elnät. Hans specialitet är IEC 61850 standarden för kommunikation inom elnät, vindkraftparker och distribuerad generering. Författaren har en civilingenjörsexamen i Teknisk fysik från Uppsala Universitet år 2000. Under studietiden läste han även kurser i kemi, miljökunskap och teoretisk filosofi. Han var under studietiden ordförande för Student Pugwash Sweden och ledamot International Network of Engineers and of Scientists for Global Responsibility (INES). Efter studietiden var han ordförande i Svenska Forskare och Ingenjörer mot Kärnvapen (FIMK). Han började sin professionella bana som trainee på ABB i Västerås där han spenderade sex år som utvecklare och grupp ledare för applikationsutvecklingen i ABB reläskydd. I parallell till arbete har han läst elkraft vid Mälardalenshögskola. År 2008 började han på STRI AB som ansvarig för dess IEC 61850 interoperabilitetslab. Han är på uppdrag av Svenska Kraftnät aktiv i ENTSO-E IEC 61850 specificeringsarbete och svensk representant i IEC tekniska kommitté 57, arbetsgrupp 10 som förvaltar IEC 61850 standarden. Han har hållit över 30 kurser i IEC 61850 standarden i fler än 10 länder.; 20140218 (niceth); Nedanstående person kommer att disputera för avläggande av teknologie doktorsexamen. Namn: Nicholas Etherden Ämne: Elkraftteknik/Electric Power Engineering Avhandling: Increasing the Hosting Capacity of Distributed Energy Resources Using Storage and Communication Opponent: Professor Joao A Peças Lopes, Faculty of Engineering of the University of Porto, Portugal Ordförande: Professor Math Bollen, Avd för energivetenskap, Institutionen för teknikvetenskap och matematik, Luleå tekniska universitet Tid: Måndag den 24 mars 2014, kl 09.00 Plats: Hörsal A, Campus Skellefteå, Luleå tekniska universitetAvailable from: 2016-09-29 Created: 2016-09-29Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(18916 kB)34 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 18916 kBChecksum SHA-512
32115ac5d6a9863c5611472b46afd9e911461749cbae42333bf8571e24d6f32b7818f3d617d86a29934d382c00c2a0434901ee6d7fd62e31495cf409891ff437
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Etherden, Nicholas
By organisation
Energy Science

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 34 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 89 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link