Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Lokala elnät“

The purpose of the project is to determine the impact of solar cells and electrical vehicles on the future electricity grid and distribution network. Future electricity grids will be affected differently than it does today. Therefore, it is important to determine the impacts so that the current electricity distribution system can be developed and redesign to achieve the future demand. In Sweden, government has changed rules and laws in order to make it easier for private sector to invest in renewable energy sources. Our project focused on the impact of the solar cells and electric vehicles on the low voltage electricity distribution. Solar cells have become more popular than ever and that leads to many countries in utilizing their energy needs from solar and the same is going to happen here in Sweden. It is needed to find out how the impacts on the low voltage grids will be if many private individual install solar panels in their own homes and what will happen when they start to supply electricity, which is excess from the production of their solar cells, back to the grid? What should be done in order to maintain the electricity’s quality in term of voltage? Meanwhile, electric vehicle popularity rises every year, which means that electricity demand will rise proportionally with the number of electric cars in the country. Should something be done with the power supply to meet the power needs of electric cars? Is it possible to use the electrical car battery as a backup power? How electric vehicle charging’s behavior will impact on the low voltage? In this project, data and pictures has taken from different sources and consolidated for analysis purpose. This thesis contained information about solar radiation, solar cells, electric vehicles, and batteries, rules for installation of solar cells regulations, electricity grids, and electrical power quality, results of researching and eventual solutions for expected problems.

Presentation har gjort med båda svenska och norska språket . 

Transportsektorn står inför en omställning från förbränningsfordon till eldrivna fordon. Detta är en åtgärd för att minska koldioxidutsläppet inom transportsektorn och därmed reducera klimatpåverkan. Syftet med studien är att undersöka hur en ökad effektanvändning i form av elbilsladdning påverkar Gävles lokala elnät samt hur olika laddtekniker påverkar elnätet. Bakgrunden till studien grundar sig att elnätsföretaget vill öka medvetenheten om hur elnätets beredskap ser ut för en ökad elbilsladdning. Att undersöka elbilsladdningens påverkan på elnätet är av stor nytta för elnätsföretaget, men även andra som undersöker elbilsladdnings påverkan i elnätet kan ha användning för studien. Ämnet elbilsladdning är mycket aktuellt och många studier undersöker olika delar som berör elbilsladdning. Tidigare studier undersöker även olika typer av laddtekniker och hur smart laddning minska påverkan i elnätet. Smart laddning kan anpassa elbilsladdningen genom att styra den efter olika styrsignaler och sammankoppla hela elnätet. Denna studie undersöker delar av Gävles lokala elnät genom att simulera befintliga mätvärden lågspänningsnätet samt olika typer av elbilsladdning. Studien analyserar effektanvändningen av befintliga mätdata samt belastningsström och spänningsfall i elnätet med varierande lastprofiler i fyra olika områden. Resultatet för denna studie visar att elbilsladdning påverkar elnätet, vilket beror på vilken typ av laddteknik som används samt dimensioneringen av elnätet. Studien visar att elanvändningen i området idag har effekttoppar på eftermiddag och kväll när kunderna består av villakunder men att effekttoppen kan vara mitt på dagen där det finns industrier. Med elbilsladdning ökar belastningen samt spänningsfallet i nätet och en del av säkringarna i nätet löser ut. Laddning med 11 kW mellan kl. 16:00-19:00 samt laddning med effektvakt på 13,8 kW ger störst belastning och spänningsfall. Laddning utan styrning är den laddteknik som påverkar elnätet mest men laddning med effektvakt orsakar också problem. Laddning med 5,5 kW mellan kl. 23:00-06:00 samt när endast 50% av alla kunder laddar med 11 kW mellan kl. 16:00-19:00 är de scenarion som påverkar elnätet minst. Laddning med en låg effekt under natten när grundlasten är som lägst är den laddteknik som är mest gynnsam för elnätet. Studien visar även att nätet klarar en högre belastning av elbilsladdning inom en snar framtid om endast en del av kunderna i nätet använder elfordon.
The transport sector is facing a transition from combustion engine vehicles to electric vehicles. Through this action the carbon dioxide emissions in the transport sector can be reduced. The purpose of this study is to observe how an increased power use from electric vehicle charging (EVC) affects the local electricity grid in Gävle. The study also addresses how different charging techniques affect the electricity grid. The background of this study is to the increase awareness of the capacity of the electricity grid. There is a need from the electricity grid company to look over the impact on the grid from EVC. This could also be useful for others looking over the impact on the electricity grid from EVC. This is a hot topic and lots of other studies look over the different aspects of EVC. Previous studies also examine different types of charging techniques and how smart charging reduces the negative impact on the electricity grid. Smart charging is a way to adjust the EVC by regulating it after different parameters and connecting the entire electrical grid. This study simulates existing measured values of the low-voltage grid in Gävle and various types of EVC. This study examines the power use of existing measurement data as well as load current and voltage drops in the electricity grid with different load profiles in four different areas. Results from this study shot that EVC affects the electricity grid, to what extent depends on the type of charging technology used and the dimensions of the electricity grid. The study shows that electricity use in the area has power peaks in the afternoon and evening with residential customers, but power peaks tend to be in the middle of the day if there are industries in the area. EVC increase the load on the electricity grid, causes voltage drops and a few fuses in the grid to be triggered. Charging with 11 kW between 16:00-19:00 and charging with a power monitor of 13.8 kW create the greatest voltage drops and highest load on the grid. Charging without means of control affects the electricity grid the most but charging with a power monitor also creates problems. Charging with 5.5 kW between 23:00-06:00 as well as when only 50 % of all customers charge with 11 kW between 16:00-19:00 impacts the grid the least. Charging with low power during the night when the base load is at its lowest is the charging technology that is most favorable for the electricity grid. Results also show that the grid can handle a higher load of EVC in the near future if only some of the customers in the network start using electric vehicles.

Flera svenska storstadsregioner har börjat nå taket för nätkapacitet i elnäten, ett problem som även kallas kapacitetsbrist. Problemet med kapacitetsbrist grundar sig i de förändringar som sker för elproduktionen, med exempelvis en ökande grad av förnyelsebar, intermittent elproduktion, och förändringar i efterfrågan i och med samhällets ökande grad av elektrifiering. För att hantera och överkomma kapacitetsbrist har elnätsbolag traditionellt sett byggt ut elnätet för att därmed har möjlighet att leverera effekt under årets alla dagar, en metod som har långa ledtider och har höga investeringskostnader. Den accelererade problematiken kring kapacitetsbrist sätter ett förändringstryck på elsystemet och i synnerhet elnätsbolagen att hantera problemet. Ett alternativ till att hantera kapacitetsbrist är för elnätsbolag att upphandla flexibilitetstjänster. Det är en lösning som anses som resurseffektiv och samhällsekonomisk i förhållande till konventionell nätutbyggnad. Flexibilitet i elsystemet innebär aktörers medvetna förändring i elproduktion eller efterfrågan av effekt som avser att stabilisera elsystemet. Genom en flexibilitetsmarknad kan elnätsbolag ge aktörer incitament att erbjuda sin flexibilitet mot betalning och därmed hantera kapacitetsbrist när det behövs.  I det här examensarbetet har syftet varit att studera flexibilitetsmarknaders roll i att överkomma kapacitetsbrist i lokala elnät och vad konceptet innebär för möjligheter och utmaningar på aktörsnivå och övergripande marknadsnivå. Genom kvalitativa forskningsmetoder, semi-strukturerade intervjuer, litteratur- och dokumentstudier, har författarna kartlagt kunskapsläget om flexibilitetsmarknader och konceptets innebörd för enskilda aktörer. Examensarbetet presenterar även ett teoretiskt ramverk av ekonomisk teori som syftar till att ge större förståelse för marknadens etableringsprocess och vilka eventuella marknadsmisslyckanden som riskerar att ske. En förstudie har genomförts där två aktiva projekt, CoordiNet och Sthlmflex, av flexibilitetsmarknader i Sverige har studerats för att identifiera insikter om flexibilitetsmarknaders möjligheter och utmaningar. Vidare utfördes en semi-strukturerad intervjustudie med 15 olika företag i Göteborg, en region som ännu inte har en flexibilitetsmarknad, för att studera olika aktörers drivkrafter och hinder för att medverka på en flexibilitetsmarknad. Företagen var kategoriserade i fem olika segment; industrier, hamnindustrier, fastighetsbolag, elnätsbolag och aggregatorer. Resultatet från förstudien visar på att de existerande flexibilitetmarknaderna har varit viktiga för deltagande aktörer att lära sig förstå hur de bör arbeta med en flexibilitetsmarknad som en del av verksamheten. Det har visat sig existera ett antal utmaningar i projekten som exempelvis bristfällig kommunikation, avsaknad av automatiserade processer och låg likviditet på marknaderna. I intervjustudien kunde det urskiljas att de flesta industrier, hamnindustrier och fastighetsbolag har flexibilitetsresurser och potential för att medverka som leverantörer på en flexibilitetsmarknad. Hos samma segment identifierades dock hinder gällande bristen på teknisk utrustning för att kunna erbjuda flexibilitet och en osäkerhet kring ersättningsnivån som kan väntas från flexibilitetmarknaden för flexibilitetsleverantörer. Elnätsbolag ser flexibilitetsmarknader som ett bra alternativ till att hantera kapacitetsbrist och att potentialen är stor för framtiden. Aggregatorer tros ha en betydande roll på flexibilitetsmarknader och vara en möjliggörare för aktörer med mindre resurser och begränsad kunskap. Totalt var 12 av 15 tillfrågade företagen intresserade av att delta på en flexibilitets-marknad i Göteborg. Utifrån teori kan flexibilitetsmarknader ses som en innovativ marknad och att etableringsprocessen innebär olika marknadsstabiliserande aktioner. Flexibilitetsmarknader innebär även ett behov av innovativa affärsmodeller för marknadsaktörerna. Med hänsyn till hinder och utmaningar som identifierats hos flexibilitetsmarknaderna under examensarbetet existerar risker för eventuella marknadsmisslyckanden, orsakade av asymmetrisk information, transaktionskostnader, begränsad rationalitet och externaliteter.
Several Swedish metropolitan regions have begun facing issues regarding the capacity in the power grid, a problem that is also known as capacity shortage. The problem of capacity shortage is based on several changes within the power system, for example, an increasing degree of renewable, intermittent electricity production, and society's increasing degree of electrification. In order to manage capacity shortages, power grid companies have traditionally expanded the power grid to be able to deliver power during all hours of the year, a method that has long lead times and high investment costs. The accelerated problem of capacity shortages puts pressure for change in the power system, and in particular the power grid companies to deal with the problem. An alternative in managing capacity shortages is for power grid companies to purchase flexibility services. It is a solution that is referred to as a more sustainable, resource efficient and socio-economic in relation to conventional power grid expansion. Flexibility in the power system can be seen as changes in the electricity production or the demand for power that intends to stabilize the power system. In a flexibility market, power grid companies can give companies incentives to offer their flexibility against payment and thus handle capacity shortages when needed. The purpose of the thesis has been to study the role of flexibility markets in overcoming capacity shortages in local power grids, and the concept’s opportunities and challenges for different actors and from a market perspective. Through qualitative research methods, semi-structured interviews, literature- and document studies, the authors have mapped the state of knowledge about flexibility markets and the concept's meaning for the power system. The thesis also presents a theoretical framework of economic theory that aims to provide a greater understanding of the market's establishment process and what possible market failures that are likely to occur. A pre-study has been carried out where two projects, CoordiNet and Sthlmflex, of flexibility markets in Sweden have been studied to identify insights into the concept’s opportunities and challenges. Furthermore, a semi-structured interview study was conducted with 15 different companies in Gothenburg, a region that does not yet have a flexibility market, to study companies’ drivers and obstacles to participate in a flexibility market. The companies were categorized into five different segments: industries, port industries, real estate companies, power grid companies and aggregators. The results from the pre-study show that the existing flexibility markets have been important for participating players to understand how they should integrate a flexibility market as a part of their businesses. It has been shown that there are several challenges in the flexibility projects, such as inadequate communication, lack of automated processes and low liquidity on the markets. In the interview study, it could be discerned that most industries, port industries and real estate companies have flexibility resources and potential to participate as flexibility providers in a flexibility market. In the same segments, obstacles were identified regarding the lack of technical equipment to be able to offer flexibility and an uncertainty about the level of remuneration that can be expected from the flexibility market for flexibility providers. Power grid companies sees flexibility markets as a good alternative for managing capacity shortages and that the potential is great for the future. Aggregators are believed to play a significant role in flexibility markets and be an enabler for companies with smaller flexibility resources and limited knowledge. In total, 12 of the 15 companies surveyed were interested in participating in a flexibility market in Gothenburg. Based on theory, a flexibility market can be seen as an innovative market and that the establishment process involves various market stabilizing actions. Flexibility markets also imply a need for innovative business models for market participants. Regarding the obstacles and challenges identified in the flexibility markets during the thesis, there are risks of market failure caused by asymmetric information, high transaction costs, bounded rationality, and externalities.

I Sverige sker en omställning till förnyelsebar elproduktion, tidigare har vi förlitat os på bland annat vattenkraft som har varit enkel att reglera och på så sätt anpassat produktionen efter konsumtionen. De förnyelsebara energikällorna som sol och vindkraft kan inte styras på samma sätt och risken för obalans mellan produktion och konsumtion ökar.  De olika förbrukarna i ett elnät, som exempelvis villor följer samma förbrukningsmönster vilket gör att totaleffekten för nätet blir hög under vissa perioder. Elnätet måste vara dimensionerat för att klara höga effekter, även om behovet är kortvarigt. Inom Arvika elnät sker mycket liten elproduktion och de måste importera stora energimängder till nätet. Arvika Teknik AB köper in el till nätet från Ellevio via ett effektabonnemang. Kostnaderna för inköp kan sänkas om nätets effektbehov minskas. I detta arbete undersöks effektbehovet i nätet för att få en förståelse för nätets beteende. Efterfrågeflexibilitet kan användas för att sänka effektbehovet, nätavgiften kan sänkas genom justering av avtalad effekt från Ellevio.

This paper investigates the potential of mathematical algorithms, based on the principles of data mining, applied to data from a local power grid to identify customers with large fluctuations in their power curves. A literature study was performed to facilitate algorithm formation. The data provided by the local grid owners, Falkenberg Energi AB, was analysed in MATLAB and two novel algorithms was created. The results show that, by normalizing all the data, it is possible to find and select customers with large fluctuations in their power curves. Key performance indicators were then used to determine which algorithm performed better. One of the algorithms performed better in all tested indicators and was used to create a list with interesting customers to Falkenberg Energi AB. The conclusion of the study shows that the proposed algorithms can be applied on a local power grid to select customers, but more research is needed to validate these methods. The conclusion also indicates that a reduction of the power peaks, at the identified customers, mainly affect the local power grid and not the power supply from the overhead regional power grid.

This master thesis examines technical requirements for small hydro power plants (HPP) to operate proximate parts of the power grid in island mode. The work examines how small hydropower can be modified and complemented with additional technologies to achieve sufficient frequency control capabilities. A case study was performed within the concession area of power grid operator Ålem Energy. One of the HPPs, located in Skälleryd, is owned by Ålem Energy and became the focal point of the study. Relevant parts of the concession area were surveyed for properties such as system inertia, electric load and available power. Furthermore, a model of Kaplan turbine 1 in Skälleryd HPP was created with the purpose of studying the benefits of bypassing regulation control from the wicket gates directly to the runner. The method was tested in an off-grid islanding test. Frequency control of the turbine was tested powering electric heaters and, using a new method, controlling a virtual power grid. Finally, a theory was developed to estimate the transient disturbance resilience (TDR) of a power grid. The theory was applied to the HPP in Skälleryd to suggest modifications for the plant to achieve sufficient islanding capabilities. The survey of the power system revealed a promising potential for the HPPs to operate in island mode, especially at later stages when the grid spans several HPPs for more system inertia. The available power from the HPPs was however strongly seasonal which imposes flexibility on a future plan of action for engaging the grid in island mode. The method of controlling the turbine power from the runner proved to have several difficulties. Firstly, the current hydraulics system was not able to freely control the runner as the hydrodynamic forces on the runner blades were too large. Secondly, the method was found to be unstable due to inherent amplification of speed deviations. Furthermore, the low inertia at Skälleryd is likely detrimental to the lone frequency control of the turbine. Therefore other methods for improving frequency control were suggested. The developed theory for TDR was used to create charts describing the TDR for various combinations of system inertia and regulation speed. By studying the proprieties of Skälleryd HPP in the charts the necessary modifications could be rationally chosen. A frequency regulating dummy load was found to be the simplest option. A control scheme was suggested with the dummy load performing primary frequency control and the turbines at Skälleryd performing secondary control, restoring the dummy load to its nominal state.

Till följd av de klimatmål som Sverige satt upp för att bemöta klimatförändringar förväntas andelen intermittent elproduktion öka, framförallt sol- och vindkraft. För att undvika dyra investeringar och kapacitetsförstärkningar tillföljd av den intermittent elproduktionen är det viktigt att det redan existerande elnätet effektiviseras och utnyttjas på ett smart sätt. En större andel förnyelsebar elproduktion är inte den enda förändringen som påverkar det svenska elsystemet. Antalet elbilar i den svenska personbilsflottan ökar ständigt och som en viktig del för att nå nationella mål är det både troligt och önskvärt att den fortsätter att öka. Elbilarna för även med sig andra potentiella användningsområden än transport. På grund av batteriets lagringskapacitet kan el lagras under laddning men även återinföras på nätet med hjälp av Vehicle-to-Gridteknik. Detta innebär att elbilen kan få sekundära användningsområden som kan bidra till, och vara en del av, framtidens elnät. Syftet med arbetet har varit att studera lokal effekttoppsreduktion med hjälp av elbilens förmåga att återinföra el till fastigheten då behovet är stort. Arbetet ska vidare besvara vilka ekonomiska incitament som kan uppstå på en lokal nivå samt hur potentialen ser ut för elbilen att verka som en aktiv del i ett smart elnät. För att undersöka elbilens förmåga till effekttoppsreduktion har effektbehovet för de 755 lägenheter på området Lilljansberget i Umeå under år 2016 använts. En modell utvecklades i programvaran Excel vars syfte var att simulera hur urladdningen ifrån elbilarna, efter sista ankomsttid på dygnet, under ett års tid påverkar det nya effektbehovet till området. Modellen ska motsvara verkliga förhållanden varvid parametrar som berör effektbehov, elbilar, laddning och urladdning bestämts utifrån verkligheten och applicerats. Reduktionen optimerades sedan med tillägget What’sBest! varvid ett nytt maxbehov till området kunde bestämmas. Optimeringen har skett på månads- och årsbasis samt med urladdningseffekter på 3,6 och 6,6 kW. Vidare har scenarion undersökts som gör gällande att andelen elbilar motsvarar 10, 20 och 30% av områdets bilar. Arbetet visar att körmönstret för bilar korrelerar bra med höga effekttoppar vilket stärks av resultatet som visar att en reduktion är möjlig för de flesta scenarion kring 100 kW, motsvarande ungefär 25% av områdets tidigare maximala effektbehov. Reduktionen visar vidare på potential för lönsamhet då intäkterna, baserade på effekttariffer, överstiger degenereringskostnaderna av batterierna oavsett scenario och tidsspann för optimeringen. Den mest lönsamma effektreduktionen sker på årsbasis med 20% elbilar där en årlig intäkt på ca 37 tSEK, inkluderat degenereringskostnader av batteriet, är möjlig. Intäkten fördelad på delaktiga elbilar är mellan 700 – 1400 kr per år. För att återspegla arbetets resultat i verkligheten bör även ett lokalt installerat batteri finnas för att bättre garantera reduktionen då tillfälliga förändringar gällande tillgängliga elbilar eller effektbehov uppstår. En större effektreduktion har visat sig vara både möjlig men även direkt lönsamt. Däremot anses intäkterna, baserat på kostnader för effekttariffer, vara för låga i förhållande till utgifter och ersättning varvid ekonomiska incitament utifrån effekttariffer anses svårmotiverade. Fortsatt arbete gällande vidare värdering av effektreduktion behövs i syfte att ge svar på vilka ekonomiska ersättningar som kan bli aktuella. Den lokala effektreduktionen som studerats i detta arbete förändrar kraftigt effektbehvet för området men påverkan på elnätet som stort förblir litet. Därför dras slutsatsen att lokal effekttoppsreduktion med elbilar inte är en enskild lösning på framtidens förändrade elsystem men kan däremot vara med och bidra till ett smart elnät.
Due to climate targets setup by Sweden to address climate change, the share of intermittent electricity generation is expected to increase, especially solar and wind power. In order to avoid expensive investments and capacity enhancement, due to uneven electricity production, it is important that the already existing power grid is efficient and utilized in a smart way. A larger proportion of renewable electricity generation is not the only change that affects the Swedish electricity system. The number of battery electric vehicles (BEV) in the Swedish car fleet is constantly increasing and as an important part of achieving national targets it is both likely and desirable that it continues. BEVs also carry other potential uses than transport. Due to the battery’s storage capacity, electricity can be stored during charging but also returned later to the grid using Vehicle-to-Grid technology. This means that the BEV can have secondary applications, which can contribute to and be part of, the future power grid. The purpose of this study has been to study local power reduction with help of battery electric vehicles ability to recharge electricity to the property when power need is high. The work will furthermore answer the financial incentives that may arise at a local level and how the potential is for BEVs to be an active part of a smart grid. To investigate the potential of the BEVs power reduction, the power need for the 755 apartments in the area of Lilljansberget in Umeå for 2016 has been used. A model was then developed in Excel software, the purpose of which was to simulate how the discharges from BEVs, after last arrival time of the day, over a year’s time, affect the new power usage for the area. Since the model in Excel is intended to correspond to actual conditions, parameters related to electric cars, charging and discharging have been determined and applied. The reduction was then optimized with the plug-in program What’s Best! whereby a new maximum usage for the area could be determined. The optimization has been done on a monthly and annual basis and with 3.6 and 6.6 kW discharge effects. Furthermore, scenarios have been investigated claiming that the proportion of BEVs corresponds to 10, 20 and 30% of the area’s car fleet. The work shows that driving pattern for cars correlates well with high power peaks, which is reinforced by the results that show that a reduction is possible for most scenarios around 100 kW, corresponding to approximately 25% of the area’s previous maximum power need. The reduction further indicates potential for profitability, as revenue, based on power tariffs, exceeds the degeneration costs of batteries regardless of the scenario and time span for optimization. The most profitable power reduction occurs on an annual basis with 20% BEVs, with an annual revenue of approximately 37,000 SEK, including degeneration costs of the battery. Revenue distributed on participating BEVs is between 700 - 1400 SEK per year. In order to reflect the results of the work in reality, a locally installed battery should also be in place to better guarantee reduction as temporary changes to available BEVs or power usage arise. A major reduction in power has proven to be both possible but also directly profitable. On the other hand, revenues, based on costs for power tariffs, are considered to be too low in relation to expenses and remuneration, which makes such an investment difficult to motivate. Continued work on further valuation of power reduction is needed to provide answers to financial compensation that may be applicable. The local power reduction studied in this work greatly changes the power demand for the area but the impact on the grid remains largely small. Therefore, it is concluded that local power reduction with battery electric vehicles is not a solution to the future electrical system, but can at local level, contribute to a smart grid.

För att en kvalitativ och driftsäker kraftomvandling från vind till elkraft skall erhållas ställs krav på en mängd olika faktorer. Klimatologiska och tekniska faktorer kräver korrekt dimensionering och anpassning av omvandlingstekniken för att största möjliga energimängd skall kunna omvandlas på ett driftsäkert och energieffektivt vis som vindkraftsägare, nätägare kräver. Vinden är som bekant en oberäknelig kraftkälla. Variationerna i styrka och tid kan innebära en hel del driftoptimeringsproblematik med efterverkningar för vindkraftsverket, nätet och belastningen. Konsekvenserna kan bero på vilken typ av teknik som är installerad i de olika delarna av energisystemet och i områdets elnät. Varierande effektbehov och effektfaktor i tiden har också en signifikant betydelse för elnätets stabilitet.  Anpassning av drift i elnätet mot den turbulenta vinden ger ofta avvikelser på spänning och effektflöden, speciellt i extrema situationer där svaga elnät existerar. God samverkan med vindkraftverket och nätets varierande aktiva och reaktiva effektbehov till energianvändaren kan ge förutsättningar för god elkvalitet och därmed optimerad och säker drift med få avbrott över tiden. Ofta kan och är det mekaniska, elektrotekniska val i vindkraftverket och tillhörande elsystem som spelar en avgörande roll för hur lönsam investeringen blir under verkets tekniska livslängd. Nätägaren eftersträvar en god interagering mellan elnät och elproduktion som ger upphov till få medeltalsfel mellan avbrott och elfel, detta kallas i branschen för ”Mean time between failures” MTBF.  Enligt Svensk energi skall långsamma och snabba spänningsvariationer samt övertoner och erforderlig kortslutningseffekt utredas och jämföras mot de krav och villkor som råder vid elektrisk integrering av elproduktion i elnätet. Förstudien har kommit fram till två lämpliga anslutningsförslag med vindkraftsprojektering. Det beskrivs senare i rapporten förslag på två tillhörande Smart Grid varianter med energilagring för anslutningsförslagen i det befintligt svaga lokala elnätet.
To achieve a reliable and qualitative power conversion from the wind into electric power, a variety of factors and demands need to be obtained. Climatological and technological factors requires proper dimensioning and adjustment of the conversion technology, to harvest the greatest possible amount of energy and to be converted in a reliable and energy efficient way, that windmill owners, power grid owners require. The wind is as familiar an unpredictable power supply. The variations in intensity over time could mean a number of drive optimization problems with after-effects of the wind turbine, power grid and load. The consequences may depend on which type of technology that is installed in the different parts of the energy system. The area's power grid and varying power needs with characteristics over time, also has a significant importance. The turbulent wind gives deviations of voltage and power flow, especially in various extreme situations in weak power grids. Good interaction between the wind turbine and power grid with varying active and reactive power demand for the energy users, provides conditions for a good power quality and thus, an optimal and safe operation with few interruptions over time. It can be, and often is the mechanics, electro-technical choices in the wind turbine and associated electrical systems that play a critical role in how profitable installation is during the wind turbines technological life. The power grid owner strives for a good interaction between the power grid and electrical generation which rise for few faults between interruptions and errors. In the branch this is known as "Mean time between failures" MTBF.  According to the Swedenergy, harmonics, slow and fast voltage variations including required short-circuit power should be investigated and compared with those requirements and terms that prevails with electrical integration of power into the grid. The feasibility study has concluded two suitable power connection proposals including wind mapping research, later in this report it is described and suggested two related Smart Grid variants with energy storage for the two power connection proposals in the existing weak local grid.
Judith Saari var betygsättare på muntlig presentation.

Smarta elnät nämns ofta som ett sätt att hantera ökad elektrifiering av transporter och industri och en växande andel väderberoende elproduktion. Ett syfte med det här examensarbetet är att studera möjliga följder för lokalnätägaren Sala-Heby Energi Elnät AB, om småhuskunder använder smart styrning av elvärmesystem för att sänka sina elnätsfakturor. Med rådande tariffmodell betalar småhusägaren för den gångna månadens tre högsta timmedeleffekter kl. 07 till 19 helgfria vardagar. Hur nätägaren påverkas av styrning, är en central fråga för projektet Auto-Flex, som startade i januari 2021. Uppsatsens litteraturstudie pekar på att efterfrågeflexibilitet kan ge olika följder för elnätet och för elmarknadens parter, beroende på vilka incitament som används för att skapa ett flexibelt beteende. Med efterfrågeflexibilitet avses här kunders förmåga att flytta eller minska sitt lastuttag från elnätet. I det här examensarbetet utförs beräkningar i Excel för att undersöka följderna av laststyrning och analysen utgår från historiska elmätardata från ca 140 anonymiserade hushållskunder samt från data över effektuttag från regionnätet. Beräkningarna visar att styrning som gynnar kunden ekonomiskt blir en förlustaffärför Sala-Heby Energi Elnät AB, trots sänkt effektuttag från regionnätet. Det gäller, i de flesta fall, även när extra styrning läggs till under timmar då effektuttaget från regionnätet är högt. Resultaten bygger på förenklade beräkningar, där ingen hänsyn tagits till hur effektsänkning av elvärmesystem samspelar med väderfaktorer eller med styrningens varaktighet. Samma effektsänkning har antagits vid varje styrtillfälle och för alla hushåll. Ett andra syfte med det här examensarbetet är att undersöka hur huvudaktörerna i projektet Auto-Flex ser på säkerhetsfrågor i samband utvecklingen mot ett mer IT-beroende elnät. Därför genomfördes två semistrukturerade intervjuer, med integritet, leveranssäkerhet och affärsmodeller som teman. Intervjupersonerna lyfte inga allvarliga hot kopplade till projektet Auto-Flex. Samtidigt kunde de se teoretiska risker med storskalig smart laststyrning i kapacitetssvaga elnät. Mer forskning behövs om smarta elnät och hållbarhet. Kopplingen mellan incitament till flexibilitet och flexibilitetens inverkan på elnätet, hur sårbarheter kopplade till informationsteknik påverkar elnätets leveranssäkerhet och hur smartteknik står sig miljömässigt i förhållande till nätutbyggnad är tre intressanta områden.
By facilitating demand side management, smart grids are expected to smooth the way for a transition to cleaner electric energy. This bachelor’s thesis aims to analyse the consequences for a distribution system operator (DSO) of direct load control,which is set to minimize the consumer’s bill for power transmission. This is also a central theme in the recently initiated Auto-Flex smart grid project, with main actors DSO Sala-Heby Energi Elnät AB and tech company Ngenic AB. The included study of scientific articles points out that the impact of demand response on electric grids is largely determined by incentives used to harvest demand side flexibility. In this thesis, the consequences of direct load control are examined by means of simplified calculations in Excel, analysing electric meter data from approximately 140 anonymous customers, in addition to power supply data for the township connection to the regional distribution grid. If customers with electric heating systems would install load control equipment to lower their power transmission bills, the local DSO would experience reduced revenues. The reduction in revenues would not be offset economically by curbed peak power transmission from the regional grid, according to the executed calculations. Even if extra load control was added in peak days, the net economic result for the local DSO would still be negative in most of the studied cases. Individual characteristics of heating systems and buildings have not been accounted for in this study, neither has the correlation between load reduction, outdoor temperature and load control duration. A second aim of this thesis is to examine attitudes of the main actors in the Auto-Flex project on confidentiality, reliability and demand side management business models in relation to the development of smart grids. Through semi-structured interviews, it was revealed that neither chief executive officer of Ngenic AB, Björn Berg, nor chief grid officer of Sala-Heby Energi Elnät AB, Per-Erik Johansson, see any severe threats against customer confidentiality, nor against power reliability, when implementing direct load control within the project. However, it was pointed out that an electric grid with very low physical capacity could become vulnerable to load control failures. Further examination of the connection between business models, power reliability, and cyber security are crucial to ensure socially, economically, and environmentally sustainable smart grids.

Klimatförändringar är en av vår tids största utmaningar och andelen växthusgaser ut i atmosfären måste minskas kraftigt. Sverige har som mål om en fossilfri bilflotta år 2030, vilken ska upprättas med hjälp av alternativa fordon och drivmedel. I och med detta har elektriskt drivna fordon kommit att bli attraktiva vilket föranleder nya utmaningar för elnätsägare. Denna studie har till syfte att verka som ett underlag för kommande investeringar i ett lokalt elnät. Målet är att med simuleringar av scenarier gällande laddningseffekt och andelen förekommande elbilsladdning, succesivt belasta elnätet för att på så vis utreda nätkapaciteten. Nätstationers transformatorer samt kablage skall även åldersbestämmas. Metoden är byggd utifrån litteraturstudier och simuleringar har gjorts i dpPower. Resultaten visar att nätet är gammalt men klarar ändock nästintill 100 % penetration elbilar med laddningseffekten 3,7 kW. Vid högre laddningseffekter börjar nätet ge vika vid ca 25-50% elbilspenetration. Nätstationernas transformatorer är komponenterna som belastas hårdast och spänningsfall är den mest förekommande kvalitetsbristen. Då matarkabelarean ökades mellan nätstation och kabelskåp, medförde detta avsevärda förbättringar gällande spänningsfall. Högspänningsnätet visade sig vara mycket starkt. Slutsatsen är att transformatorers märkeffekt samt spänningsfall blir begränsande faktorer för framtiden. Transformatorer och matarkablar kan behöva förstärkas alternativt att ytterligare nätstationer tillsätts nätet. Detta skulle med omkonstruktion av nätet fördela lasten, minska avstånd till kund och då stävja spänningsfallen. Högspänningsnätet bör i framtiden utnyttjas mer och på så vis avlasta lågspänningsnätet.
Climate change is one of today's biggest challenges, and the amount of greenhouse gases into the atmosphere has to be greatly reduced. Sweden aims at a fossil-free car fleet by 2030, using alternative vehicles and fuels. Therefore electrically driven vehicles have become attractive, causing new challenges for power grid owners. This study aims to serve as a basis for future investments in a local electricity grid. By simulating scenarios regarding electrical vehicle charging power in relation to the number of vehicles involved, the electricity grid will be loaded to investigate its capacity. Transformers and cables in the grid will be determined by age. The method is based on literature studies and simulations have been made in dpPower. The results show that the grid is old, but yet capable of a nearly 100 % of electric cars charged with 3.7 kW, with higher charging powers the grid starts to yield at about 25-50 % of electric car penetration. The substations are the components that are subjected the most, problems with voltage drops is the most common quality shortage. The cross section of the feeding cable between substations and the nearest cable distribution cabinet was increased which resulted in significant improvements in voltage drop. The high voltage network is considered as very strong and can handle all scenarios. The conclusion is that transformer power rating and voltage drops will become limiting factors in the future. Transformers and power cables may need to be reinforced alternatively additional substations to the grid put in place. Additional substations with the redesign of the grid may distribute the load, reduce the distance to customers and with that reduce the voltage drop. The high-voltage grid should be utilized more in the future, thus unburdening the low voltage grid.