umu.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Transmission alternatives for grid connection of large offshore wind farms at large distance
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Department of Applied Physics and Electronics.
2013 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Transmissionslösningar för nätanslutning av stora havsbaserade vindkraftsparker (Swedish)
Abstract [en]

With the great possibility of offshore wind power that can be installed in the world seas, offshore wind power is starting to get and important source of energy. The growing sizes of wind turbines and a growing distance to land, makes the choice of transmission alternative to a more important factor. The profitability of the transmission solution is affected by many parameters, like investment cost and power losses, but also by parameters like operation & maintenance and lead time of the system.

The study is based on a planned wind farm with a rated power of 1 200 MW and at a distance of 125 km to the connection point. Four models have been made for the transmission network with the technology of HVAC, HVDC and a hybrid of both. The simulation program used is EeFarm II, which has an interface in Matlab and Simulink. The four solutions have been compared technically, with difficulties and advantages pointed out and also economically, with the help of LCOE, NPV and IRR. Costs, power losses and availability of the wind turbines and intra array network are not included in the study.

The result of the simulations implies that the HVAC solution is the most profitable with the lowest Levelized Cost of Energy and highest Net Price Value and Internal Rate of Return. The values are 25.11 €/MWh, 387.60 M€ and 15.32 % respectively. A HVDC model with just one offshore converter station, has a LCOE close to the HVAC solution, but with a more noticeable difference in NPV and IRR (25.71 €/MWh, 300.76 M€ and 14.84 % respectively).

A sensitivity analysis has been done, where seven different parameters have been changed for analysing their impact on the economic result. The largest impact made was by a change in investment cost and lead times. The results imply that with a structure of the transmission network as for the models, and with similar input data, the break point where a HVDC solution is more profitable than a HVAC solution is not yet passed at a distance of 125 km from the connection point. With an evolving technology in the field of HVDC, a shorter lead time and lower investment cost could mean that a HVDC solution would be more profitable at this distance. Difficulties for a HVAC solution with more cable required, like bigger land usage and cable manufacturing as a bottle neck, could make an important factor tough while making a decision.

Abstract [sv]

Med den stora potentialen hos världens hav, börjar havsbaserad vindkraft bli en betydande energikälla. Den ökande storleken på vindkraftsturbinerna tillsammans med de ökade avstånden mellan vindkraftsparkerna och land, gör att transmissionslösningen blir en mer betydelsefull komponent. Flera olika parametrar kan vara avgörande för transmissionslösningens lönsamhet, som investeringskostnad och effektförluster, men också saker som drift & underhåll och projektets ledtid.

Studien är baserad på en planerad vindkraftspark med en märkeffekt på 1 200 MW och på ett avstånd på 125 km till anslutningspunkten. Fyra modeller av transmissionssnätet har gjorts, där tekniken har bestått av HVAC, HVDC samt en blandning av dessa. Simuleringarna har gjort i EeFarm II, ett program baserat på Matlab och Simulink. De fyra modellerna har jämförts tekniskt, med för- och nackdelar poängterade, och även ekonomiskt med hjälp av LCOE, NPV och IRR. Kostnader, effektförluster och tillgängligheten för vindkraftsturbinerna och internnätet i vindkraftsparken är inte inkluderade i studien.

Resultaten av simuleringarna visar på att HVAC-lösningen är den mest lönsamma, med lägst Levelized Cost of Energy och högst Net Price Value och Internal Rate of Return. Värdena för dessa är 25,11 €/MWh, 387,60 M€ respektive 15,32 %. En HVDC-lösning med enbart en DC-plattform och likriktarstation för hela märkeffekten, har en LCOE inte långt ifrån HVAC-lösningen, men med en lite större skillnad i NPV och IRR (25,71 €/MWh, 300,76 M€ respektive 14,84 %).

För att analysera påverkan av olika parametrar på de ekonomiska mätvärdena, har en osäkerhetsanalys gjort. Den största påverkan på resultatet syntes av förändringar av investeringskostnader och ledtider. Ovanstående resultat tyder på, med transmissionslösningar enligt modellerna i detta arbete, att brytpunkten där en HVDC-lösning är mer lönsam än en HVAC-lösning inte än är passerad vid ett avstånd på 125 km till anslutningspunkten. Med en fortfarande väldigt ung teknik för HVDC, kan den ständigt utvecklande tekniken i framtiden betyda kortare ledtider och en lägre investeringskostnad för en HVDC-lösning och möjligheten att vara en mer lönsam lösning. Komplikationer med en HVAC-lösning pga den extra landkabeln, som större landanvändning och med kabeltillverkningen som en flaskhals, kan ändå göra en HVDC-lösning mer praktisk.

Place, publisher, year, edition, pages
2013. , 43 p.
Keyword [en]
HVDC, HVAC, offshore wind
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:umu:diva-65804OAI: oai:DiVA.org:umu-65804DiVA: diva2:604660
External cooperation
Vattenfall R&D
Subject / course
Energiteknik
Educational program
Master of Science Programme in Energy Engineering
Presentation
(Swedish)
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2013-02-14 Created: 2013-02-11 Last updated: 2013-02-14Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Examensarbete Désirée Moberg(2094 kB)3832 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2094 kBChecksum SHA-512
cac10c93d08b4d765c1b1f81fa63973693f10f7321da041e2be3722e54e3b4bebfc08533b88db48c62d14756e447988f9a4ad38fc3e7883181f60a1eefefbeb5
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Moberg, Désirée
By organisation
Department of Applied Physics and Electronics
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 3832 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

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 1024 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf