Integration of microgrids into electricity distribution networks

Existing electricity distribution system is under pressure because implementation of distributed generation changes the grid configuration and also because some customers demand for better distribution reliability. In a short term, traditional network planning does not offer techno-economical solutions for the challenges and therefore the idea of microgrids is introduced. Islanding capability of microgrids is expected to enable better reliability by reducing effects of faults. The aim of the thesis is to discuss challenges in integration of microgrids into distribution networks. Study discusses development of microgrid related smart grid features and gives estimation of the guideline of microgrid implementation. Thesis also scans microgrid pilots around the world and introduces the most relevant projects. Analysis reveals that the main focus of researched studies is on low voltage microgrids. This thesis extends the idea to medium voltage distribution system and introduces challenges related to medium voltage microgrid implementation. Differences of centralized and distributed microgrid models are analyzed and the centralized model is discovered to be easiest to implement into existing distribution system. Preplan of medium voltage microgrid pilot is also carried out in this thesis.

Aurinkovoimalan liittäminen mikroverkkojärjestelmään

Tässä kandidaatintyössä on tavoitteena tarkastella aurinkovoiman hyödyntämistä sähköntuotannossa ja tutkimuskäytössä osana Lappeenrannan teknillisen yliopiston Green Campus järjestelmää. Työn sisältöön kuuluu mikroverkko- ja aurinkovoimalajärjestelmän tarkastelu sekä lyhyt katsaus PV-aurinkovoimalatekniikan soveltuvuuteen Suomen olosuhteissa. Tämän työn pääpaino on aurinkovoimalan liittämisen mikroverkkojärjestelmään, sekä siihen sisältyvien haasteiden ja niiden ratkaisujen käsittelyssä. Työn aluksi esitellään PV-aurinkovoimalan toimintaperiaate ja järjestelmään kuuluvat osat. Sitä seuraa mikroverkkojärjestelmän tarkastelu yleisellä tasolla, jota seuraa käsittely aurinkovoimalan liittämisestä Green Campuksen sähköjärjestelmään. Työn päätteeksi tultiin tulokseen, että pieni- ja keskikokoiset aurinkovoimalat soveltuvat erinomaisesti tutkimuskäyttöön sekä tavalliseen asuinrakentamisen yhteyteen. Nykypäivänä aurinkovoimalajärjestelmillä on erittäin laajat soveltamisen mahdollisuudet ja käyttöönotto on suhteellisen vaivatonta, sillä voimalan tarvitsemat komponentit tarjoavat jo itsessään suuren osan huomioitavista näkökulmista. Esimerkiksi laitteiden suojaus on pääosin turvattu jo laitestandardeissa ja laitteiden ominaisuuksia laajennetaan yhä monipuolisempiin tarkoituksiin, kuten mikroverkko- ja saarekekäyttöihin. Tällainen suunnittelu mahdollistaa helposti lähestyttävän perusteen harkita aurinkovoimaloiden käyttöönottoa.