Konceptstudie av generering och uppsamlingsnät för förnyelsebar elproduktion från vågkraft

Sammanfattning: Detta arbete visar på olika metoder att hantera den el som genereras i vågkraftverket av företaget Waves4Power. Denna rapport är baserad på Waves4Powers punktabsorberande vågkraftverk som är uppbyggt i form av en boj. Det finns flera möjliga strategier över hur generering och uppsamlingsnät kan se ut och därför är det av intresse att presentera olika alternativ och undersöka det mest lämpliga. Olika typer av generatorer samt omriktare presenteras. Vindkraftsparker offshore har flertalet likheter och liknande förutsättningar som vågkraftsparker, därför sammanförs information om vindkraft för att bidra med kunskap för valet av generator och omriktare. Valet av generator och omriktare är en central del för att leveransen av el ska vara pålitlig och för att relevanta beräkningar ska kunna genomföras. Uppsamlingsnätets design baseras på den tänkta vågkraftsparkens avstånd till land. Tre olika avstånd presenteras; kustnära, medellångt och avstånd långt ute till havs. Kustnära avstånd är aktuellt vid ett litet antal bojar och ett avstånd till land på några få kilometer. Om placering av vågkraftsparken sker långt ute till havs, med ett avstånd över ~50 km måste högspänd likström användas och blir relevant först vid ett stort antal bojar (ca 250 st.). En medellång överföring definieras som 20 – 40 km och detta fall är mest relevant för gällande förutsättningar. Uppsamlingsnätets föreslagna design består av maximalt tio bojar med en total maximal effekt på 2 MW sammankopplade till en gemensam transformator. Överföringen undersöks med tre nominella standardiserade överföringsspänningar som är baserade på den effekt som ska överföras; 11, 22 samt 33 kV. Vid 33 kV överföringsspänning, 2 MW producerad aktiv effekt och en överföringslängd på 40 km är spänningsfallet 0,013 p.u, vid 22 kV överföringsspänning är spänningsfallet 0,024 p.u och vid 11 kV överföringsspänning är spänningsfallet 0,073 p.u. Vid samma förutsättningar är de aktiva effektförlusterna vid 33 kV 37 kW, vid 22 kV 72 kW samt vid 11 kV är förlusterna 215 kW. Även olika variationer på överföringseffekter och kablar undersöks och resultat presenteras. För 11 kV överföringsspänning visar sig ha oacceptabla nivåer på spänningsfall för de flesta undersökta förutsättningarna, därför bör 22 eller 33 kV överföringsspänning väljas. Valet av spänningsnivå och kabel baseras till stor del på ekonomiska faktorer, vilket denna rapport inte omfattar. Däremot visas skillnader mellan olika designer relativt varandra och underlättar därmed valet avsevärt.