Elkraftnät och teknik för förnyelsebar elproduktion

Mål

Kursens mål är att ge studenten kunskap om elkraftnätets funktion och hur styrning av ingående huvudkomponenter utförs. Efter genomförd kurs skall studenten kunna:

• beskriva elkraftnätets övergripande principer för spänning och frekvensreglering samt hur motsvarande reglering av genereringsenheter och effektomriktare utförs
• beskriva den funktionsmässiga uppbyggnaden av ett vindkraftverk och dess egenskaper för styrning
• beskriva egenskaper hos ett solcellsystem och hur det ansluts till elkraftnätet
• beskriva hur ett energilager kan dimensioneras och styras i ett solcellsystem
• beskriva funktion och styrning av en effektomriktare för sammankoppling mellan en genereringsenhet och ett elkraftnät
• förstå och använda modeller för elkraftnätets huvudkomponenter för simulering av ett system för energiproduktion.

Innehåll

Kursen ger kunskap kring applikationer för effektelektronik, hur energiomvandlare arbetar i system för energiproduktion samt omvandlarens uppgifter för styrning av elkraftnätet. Kursen fokuserar på förnyelsebar energiproduktion och hur denna ansluts och hanteras i elkraftnätet. Kursen har tre huvudblock:

1. Energiproduktionsteknik baserat på sol och vind. 2. Elkraftnätet och dess egenskaper utifrån stabilitet och tillgänglighet. 3. Effektomriktare för anslutning av förnyelsebar energiproduktion samt styrning av elkraftnätet.

Mera detaljerat behandlar det första blocket solcellsteknik och vindkraft. Egenskaper hos olika typer av solceller och hur ett solcellsystem styrs för god produktionsekonomi. Vindkraftsystem behandlas utifrån grundläggande förståelse för olika vindturbiner och generatortyper, samt de mekaniska och elektriska reglersystem för energioptimering. Skillnader mellan havs och landbaserad vindkraft. I block två behandlas elkraftnätets balans mellan variationer i produktion och konsumtion, där speciellt funktioner för spänning- och frekvensreglering analyseras. Behov för energilagring, relaterat till dygn- och årstidsvariationer i olika energiproduktionslag samt i den anslutna belastningen. Det tredje blocket behandlar effektomriktare och dess styregenskaper för anslutning av olika energiproduktionsenheter till elkraftnätet. Tekniker för energilagring, tex batterisystem med dess laddning och övervakning. Styrning av effektomvandlare för anslutning till en isolerad last.