Vindforsk - forskningsprojekt




		Foto: Gunnar Britse Kontaktperson: Sara Hallert, Elforsk OBS! Ny kurs i energisystem för doktorander finansierade av Energimyndigheten		Nedan följer en sammanfattning av de projekt som beviljats medel inom ramen för dels den tillämpade delen, dels den grundläggande delen av Vindforsk - II, 2006 - 2008. Slutrapporter finns under Rapporter. Projekt inom Vindforsk – II 2006-2008 Tillämpade programmet V-101 ASP-Anslutning av stora produktionsanläggningar V-102 Driftuppföljning 2006 och 2007 V-103 Standardisering IEC TC88 V-104 IEA Annex 25: System med stor andel vindkraft V-106 IEA-Annex 23: Havsbaserad vindkraftteknik V-107 Samkörning av vindkraft och vattenkraft V-108 Design av elsystem för havsbaserade vindkraftparker V-110 Analys av transienter i kabelsystem V-114 Vindindex V-115 Analys och nedskalning av resultaten från svenska vindkarteringen V-118 Tillförlitlighetsanalys av elsystemet inom en havsbaserad vindkraftpark V-120 Meteorologiska mätningar i höga master V-121 Driftsikkerhet for vindturbiner V-123 Optimal styrning och layout för stora vindfarmer (TOPFARM) V-129 Test av krav från nätägare och systemansvariga V-132 Stora mängder vindkraft - förändrade marknadsförhållanden V-135 Framtagning av metodik för beräkning av nätnytta från vindkraftverk V-138 Dynamisk prestanda för en HVDC ansluten vindkraftpark V-139 Vindkraft i framtiden V-143 Test av vindkraftverks förmåga att uppfylla svenska nätanslutningskrav V-144 Modellering och mätning på 2 MW DFIG-verk V-147 Uppdatering av driftuppföljning V-150 Konsekvenser av ökande andel DG på elkvalitet V-151 Synoptiska nedisningsmätningar V-153 Utbredning av is på vindkraftverk efter detektering V-157 Optimal lösning för DC-koppling i HVDC Vindpark V-158 IEA Task 19 Kallt klimat + förstudie nedisningskartering V-161 Fullskaleexperiment för utveckling av lastmodeller Grundläggande programmet V-201 Ljudspridning kring havsbaserade vindkraftverk – del 2 V-202 Minimering av reservkraftkostnader i kraftsystem med mycket vindkraft V-204 DC/DC-omriktare V-208 Ny topologi för mer effektiva AC/DC-omriktare V-210 Optimal underhållsstyrning med tillståndskontrollsystem V-215 Lokal samkörning mellan vindkraft och vattenkraft V-216 Dynamiska inverkan av stora vindparker på kraftsystemets stabilitet V-218 Vindparksdesign för HVDC-ansluten vindpark V-219 Numeriska beräkningar av vakar bakom vindturbiner V-220 Analys av högfrekventa elektriska svängningar i vindparker V-223 Höghållfasta ståltorn V-225 Konstruktiv utformning av kustnära fundament utsatta för islaster V-228 Maskering av ljud från vindkraftverk via vindinducerat bakgrundsbuller V-233 Prediktering av vindkraftsbuller V-238 Ny teknik för avisning av vindkraftvingar








		Tillämpade programmet V-101 ASP-Anslutning av stora produktionsanläggningar Utförare, Projektledare: Vattenfall Power Consultant, Åke Larsson Finansiering: Vindforsks finansiärer har anslagit 520 000 kronor till projektet. Tidplan: Avslutat Projektsammanfattning Projektet har behandlat nätanslutning av vindkraftgrupper > 25 MW. Resultatet visar vilka studier nätägare bör utföra för att bedöma nätanslutning samt för att uppfylla Svenska kraftnäts krav. Vidare beskrivs vilka krav som nätägaren kan ställa på en vindkraftanläggning. Slutrapport nr 06:79. V-102 Driftuppföljning 2006-2008 Utförare, Projektledare: Vattenfall Power Consultant, Nils-Eric Carlstedt Finansiering: Vindforsks finansiärer har anslagit ca 300 000 kr/år till projektet. Tidplan: - 2008 Projektsammanfattning Datainsamling av produktion från landets vindkraftverk. Har pågått sedan 1989. Rapporten innehåller detaljerade uppgifter om de ingående verken. Månadsrapporter och årsrapporter för 2006 och 2007 finns under Driftuppföljning. V-103 Standardisering IEC TC88 Utförare, Projektledare: Vattenfall, Jan Blix Finansiering: Vindforsks finansiärer har anslagit 838 000 kronor till projektet Tidplan - 2007 Projektsammanfattning Standardisering för vindkraftsbranschen. Delen om gränssnitt väntas underlätta kommunikationen med vindkraftverken väsentligt. Projektet har pågått i flertal år. Projektgruppen är mycket nära ett avslut och därmed en godkänd standard. V-104 IEA Annex 25: System med stor andel vindkraft Utförare, Projektledare: KTH, Lennart Söder Projektsammanfattning Medverkan under 2006 -2008 i Task 25 –“Design and operation of power systems with large integration of wind power”. Målet är att utveckla en metod för att uppskatta hur kraftsystem påverkas av en stor andel vindkraft i systemet, främst med avseende på tillförlitlighet och förluster. 13 deltagare från tio länder utbyter kunskaper på området genom egna och annex-gemensamma studier. Se mer på www.ieawind.org. Annexet leds av VTT, Finland. V-106 IEA-Annex 23: Havsbaserad vindkraftteknik Utförare, Projektledare: Chalmers, Ola Carlson Projektsammanfattning Medverkan under 2006-2008 i Task 23, ”Offshore wind energy technology deployment”. Tre forskningsområden ingår; 1) externa förutsättningar såsom våg- och islaster, 2) elektriska system samt 3) ekologi. Sveriges representant kommer att arbeta med elektriska system. Nio deltagare från åtta länder utbyter kunskaper på området genom egna och annex-gemensamma studier. Se mer på www.ieawind.org. V-107 Samkörning av vindkraft och vattenkraft Utförare, Projektledare: Skellefteå Kraft, Stefan Skarp Finansiering: Vindforsks finansiärer har anslagit 47 000 kronor till projektet. Tidplan: Avslutat. Projektsammanfattning Inom projektet ska man undersöka den tekniska påverkan på vattenkraftstationerna vid en samkörning med vindkraft, samt fastställa restriktioner i körningen för att både hållas sig under effekttaket och samtidigt minimera slitaget på vattenkraftstationerna. Samarbete ska ske med KTH i projektet V-215. Genom samarbetet ska projektledaren för V-107 dra nytta av IEA Annex 24 om vind- och vattenkraft, där KTH är svensk representant. Slutrapport nr 07:18. V-108 Design av elsystem för havsbaserade vindkraftparker Utförare, Projektledare: Vattenfall Power Consultant, Michael Lindgren Tidplan: Avslutat. Projektsammanfattning Projektering av havsbaserade vindkraftparker ger speciella förutsättningar som en följd av det utbredda interna kabelnätet och den långa transmissionskabeln in till land. Fenomen som kan uppstå är transienter vid kopplingar och i sin tur resonans som kan leda till överslag och haveri. Reparation, underhåll etc. till havs är kostsamma varför dessa risker måste elimineras. För att studera skadliga fenomen och därmed kunna designa vindkraftparken korrekt krävs att dynamiska simuleringar utförs. Målet med utredningen är att beskriva de studier och den metodik som bör användas vid projektering av havsbaserade vindkraftparker. För att få riktiga indata används projektet Kriegers flak som referensobjekt. Projektet ska samordna med V-110 och V-220. V-110 Analys av transienter i kabelsystem Utförare, Projektledare: ABB Corporate Research, Henrik Breder. Projektsammanfattning Transienta överspänningar i kabelsystem har aktualiserats av flera skäl, dels genom haverier i nya vindkraftparker, dels genom en ökad användning av kablar och kabelsystem. Transienta överspänningar i kabelsystem skiljer sig från transienta överspänningar på luftledningar, vilket gör att det inte går att applicera överspänningsskydd för luftledningar direkt i kabelsystem. Transienter i större kabelnät i vindparker vid olika manöver och vid felfall ska analyseras i detta projekt och samarbete ska ske med Chalmers (projekt V-220) och Vattenfall Power Consultants (VPC) (projekt V-108). V-114 Vindindex Utförare, Projektledare: Uppsala universitet, Hans Bergström Projektsammanfattning Vindindex är en viktig parameter för att kunna korrigera en vindmätning som gjorts under en kortare tid, några månader eller några år, så att den blir klimatologiskt representativ sk ”normalårskorrigering” av mätningarna. Även avseende uppföljning av vindenergiproduktion är det väsentligt att kunna korrigera till normalår. Det vindindex som idag används i den svenska driftuppföljningen hos Elforsk/ Energimyndigheten har begränsningen att endast ett värde på vindindex finns för hela Sverige, medan de geografiska variationerna är stora. Behovet att regionalisera vindindex är stort. Målet med projektet är att utarbeta en ny metodik för att beräkna vindindex, på fysikaliska grunder istället för driftstatistik, för Sverige samt att bestämma detta index regionalt. Metodiken ska sedan enkelt kunna tillämpas i framtiden inom ramen för den svenska driftuppföljningen. V-115 Statistisk analys av resultaten från den svenska vindkarteringen och nedskalning av resultaten Utförare, Projektledare: Uppsala universitet, Hans Bergström Projektsammanfattning Projektet 'Kartering av vindpotentialen i Sverige' har producerat en stor databas av meteorologiska parametrar på olika höjder över hela Sverige med 1 km horisontell upplösning. Denna databas kommer här att utnyttjas för att extrahera ytterligare i vindenergisammanhang viktig statistisk information. Denna utgörs av Weibull-parametrarnas variation över landet totalt sett och sektorsvis rörande vindriktning, extremvindar för 50-100-årsperioder avseende olika medelvärdestider från 1 s till 1 tim, information om vindens turbulensintensitet, samt avseende vertikal vindskjuvning. Metoder att öka upplösningen i vindkarteringen från 1 km till 50-100 m kommer att tas fram. Dessa kommer att bygga på information om vinden på 1 km skala, vilken appliceras i modeller som ger den högre upplösningen. V-118 Tillförlitlighetsanalys av elsystemet inom en havsbaserad vindkraftpark Utförare, Projektledare: STRI AB, Bengt Frankén Tidplan: Avslutat. Projektsammanfattning Projektet bör ge underlag för redundansbedömningar. Man kan ta tillvara produktionen bättre. Projektet är även intressant ur försäkringssynpunkt. Projektutföraren bör samarbeta med KTH och EBL. Slutrapport 07:65. V-120 Meteorologiska mätningar i höga master Utförare, Projektledare: Uppsala universitet, Hans Bergström Tidplan: Avslutat Projektsammanfattning Meteorologiska långtidsmätningar i höga master är betydelsefulla för vår kunskap om vindenergipotential och vindens statistiska egenskaper. Speciellt avseende extrema förhållanden är det nödvändigt att mätningarna görs under långa tidsperioder för en tillfredställande kartläggning av de små sannolikheterna för sällsynt förekommande extremhändelser. Dessa extremhändelser, liksom vindens 'normala' turbulens, är väsentliga för att förbättra vindunderlag för dimensionering. Att upprätthålla långtidsmätningar har också stor relevans rörande möjliga klimatförändringar och dessas eventuella effekter på vindklimat och vindenergipotential. Även studier av 'normala' variationer i vindpotentialen kräver tillgång till kontinuerliga mätningar av vindklimatet under lång tid. V-121 Driftsikkerhet for vindturbiner Utförare, Projektledare: EBL Kompetense, Lene Mostue Projektsammanfattning Övergripande mål med projektet är att utveckla ett tillståndsbaserat underhållssystem för vindkraft i syfte att reducera drift- och underhållskostnaderna med optimal driftsäkerhet. Inom projektet ska man utarbeta handböcker för tillståndskontroll av vindkraftverk kartlägga felorsaker samt påföljande konsekvenser, analysera värdera system för on-line periodisk tillståndskontroll etablera modeller för att förutspå livslängd hos kritiska komponenter utveckla systematik för insamling och rapportering av drifthistorik utarbeta vägledning med avseende på beställning hos leverantörer samt utveckla kursmaterial. Projektet ska samordnas med V-210 V-123 Optimal styrning och layout för stora vindfarmer (TOPFARM) Utförare, Projektledare: Teknikgruppen, Ingemar Carlén Finansiering: Vindforsks finansiärer har anslagit 1131 000 kronor till projektet. Tidplan: feb 2007 – dec 2008 Projektsammanfattning Teknikgruppen medverkar tillsammans med en internationell grupp av företag, universitet och institut i ett EU-projekt under rubriken "Optimal styrning och layout för stora vindfarmer - TOPFARM". Projektet är inriktat på att ta fram de modeller och analysverktyg som behövs för att framgångsrikt kunna designa en stor vindfarm med en optimal totalekonomi, genom att anpassa såväl layout som reglering av enskilda vindkraftverk. Ett mått på framgång kommer att ges i den avslutande demonstrationsfasen där tre existerande offshore-farmer kommer att (på pappret) modifieras för en förbättrad totalekonomi. V-129 Framtagning av metod för att testa vindkraftverks förmåga att uppfylla krav från nätägare och systemansvariga Utförare, Projektledare: Gothia Power, Evert Agneholm Tidplan: Avslutat. Projektsammanfattning Den storskaliga integrationen av vindkraft medför att nätägare och systemansvariga ställer krav på vindkraftverken, för att inverkan vid olika driftsfall ska vara positiv ur kraftsystemsynpunkt. På detta sätt kan ett robust och säkert kraftsystem fås redan vid byggandet av kraftverken, till en så låg kostnad som möjligt. I detta projekt ska man ta fram en metod för hur dessa krav ska kunna testas, i laboratoriemiljö, på ett sätt som möjliggör variation av driftfall och av betydelsefulla parametrar för de olika kraven. Syftet är att på ett enkelt sätt utvärdera och jämföra olika vindkrafttekniker och vindkrafttillverkare och därmed underlätta introduktion av ny vindkraft. Projektgenomförandet ska anpassas till ASP (Anslutning av större produktionsanläggningar). Slutrapport nr 07:41. V-132 Stora mängder vindkraft - förändrade marknadsförhållanden Utförare, projektledare: Vattenfall R&D, Viktoria Neimane Finansiering: 650 000 kr Tidplan: jan 2007 - maj 2008 Projektsammanfattning Projektet ska belysa hur stora mängder vindkraft kan påverka handeln på Elbas och balanskraftmarknaden vid nuvarande planeringshorisont samt balanskostnader för vindkraftproducenterna. Baserat på resultatet från ovanstående analys avser projektet att i förekommande fall identifiera möjliga alternativ för åtgärder, samt i möjligaste mån diskutera konsekvenserna av dessa. V-135 Framtagning av metodik för beräkning av nätnytta från vindkraftverk Utförare, Projektledare: Gothia Power, Evert Agneholm Finansiering: 900 000 kr Tidplan: Avslutat Projektsammanfattning Enligt ellagen 3:15 är nätbolag skyldiga att ersätta produktionsanläggningar för den nätnytta som fås på grund av dess anslutning till nätet. Eftersom nätnyttan varierar med en mängd olika parametrar kan det vara svårt att på ett enkelt sätt beräkna den nätnytta som fås från en enskild produktionskälla. Eftersom lagstiftaren inte heller angivit någon metodik för hur beräkningen av nätnytta ska ske finns i dagsläget ingen gemensam hållning bland landets nätbolag. Detta projekt syftar därför till att sammanställa de metodiker som idag används av olika nätbolag och utvärdera hur dessa slår på några olika typiska nät. Därefter tas en gemensam metodik fram som valideras mot de olika "typnäten". Metodiken kan sedan gemensamt användas av nätbolag och skapar därmed en enhetlig syn på nätnytta. Slutrapport 07:42. V-138 Dynamisk prestanda för en HVDC ansluten vindkraftpark Utförare, Projektledare: Gothia Power, Andreas Peterson Finansiering: 890 000 kr Tidplan: – augusti 2008 Projektsammanfattning Syftet med projektet är att undersöka möjligheten att utnyttja en HVDC anläggning med transistorteknik för att reglera de anslutna vindkraftverken i en vindkraftspark. Istället för att varje vindkraftverk regleras individuellt utnyttjas HVDC anläggningens omformare för att också reglera vindkraftverken. Detta innebär att en reduktion kan ske av den kraftelektroniska utrustningen i vindkraftverken. Genom denna utformning kan den totala verkningsgraden för systemet öka samt kostnaderna minska för de enskilda vindkraftverken. Viktiga målsättningar i detta inledande projektet är att bestämma vilka dynamiska prestanda som är möjliga att uppnå och vari begränsningarna för systemet ligger. V-139 Vindkraft i framtiden Utförare: Vattenfall Power Consultant och PROFU Projektledare: Peter Sandberg Finansiering: 1.160 000 kr Tidplan: avslutat Projektsammanfattning Målet för projektet är att göra en realistisk bedömning av vindkraftutbyggnaden i Sverige fram till år 2020. Studien avser både land- och havsbaserad vindkraft. Vidare kommer den ekonomiskt motiverade utbyggnaden att redovisas med utgångspunkt från fastställda scenarios där hänsyn tas till styrmedel och andra faktorer som påverkar investeringsviljan bland marknadsaktörerna. Även icke direkt ekonomiska beslutsparametrar kommer kvalitativt att beaktas. Slutrapport 08:17. V-143 Test av vindkraftverks förmåga att uppfylla svenska nätanslutningskrav Utförare: Gothia Power Projektledare: Evert Agneholm Finansiering: 1 155 000 kr Tidplan: jan 08 – dec 08 Projektsammanfattning Del 1 av projektet (v-129, rapport 07:41) har identifierat de metoder och utrustningar som bör användas för att verifiera att ett vindkraftverk uppfyller svenska nätanslutningskrav. En av de viktigaste slutsatserna var att provning av verkets förmåga till bibehållen drift under nätstörningar bör utföras med hjälp av en frekvensomformare som representerar det anslutande nätets spänning, frekvens, kortslutningseffekt och impedans. Detta projekt, del 2, kommer att vidareutveckla verifieringsmetoderna med hjälp av experiment på skalmodeller, i enlighet med projektets inledande ansökan. Projektet kommer att leverera en experimentellt utprovad verifieringsplan för svenska nätanslutningskrav samt de övergripande tekniska hård- och mjukvaruspecifikationerna som bör ställas på en fullskalig verifieringsutrustning. V-144 Modellering och mätning på 2 MW DFIG-verk Utförare, Projektledare: Chalmers, Torbjörn Thiringer Finansiering: 700 000 kr Tidplan: – december 2008 Projektsammanfattning Projektets syfte är att koppla teoretisk modelleringsverksamhet med publikt tillgängliga modeller och algoritmer till resultat från mätningar på det vanligast förekommande verket för installation i Europa, ett DFIG-verk, nu kompletterat med underspänningsimmunitetsfunktion (ride-through-funktion). Det finns två modelleringsaspekter som kommer att styrkas med experimen-tella resultat: Normaldrift samt störningar som innebär att verkets "underspänningsimmunitets-utrustning" måste användas. Redovisningen av uppdraget skall ge generella slutsatser av vad DFIG-vindkraftverk kan ge, med 2 MW som exempel. V-147 Uppdatering av driftuppföljning Utförare, Projektledare: VPC, Nils-Eric Carlstedt Finansiering: 260 000 kr Tidplan: Avslutat. Projektsammanfattning Inom projektet ska man undersöka tre områden för förbättring. 1.Tillgänglighetsrapporteringen. Idag räknar man olika på definition av tillgängligthet. Erfarenheter från Vindforskprojekt V-121 (SINTEF) inhämtas. Erfarenheter och kunskaper från Vattenfalls anläggningar kommer att utnyttjas. 2) Dubbla rapporteringssystem, ett till certifikatsystemet och ett till driftuppföljningen. En bättre samordning bör eftersträvas. Frågorna utreds tillsammans med Energimyndigheten. 3) Incidentrapportering. Rapporteringen av felorsak har tidigare tagits bort på grund av att denna var undermålig. Intresset för sådan statistik är stort, varför möjligheterna att återinföra och förbättra sådan rapportering bör undersökas. Härvid bör utländska erfarenheter (Tyskland och Danmark) inhämtas samt kontakt tas med dem som arbetar med Vindforsk projekt V-121 (SINTEF). Ett anpassat systemförslag för svenska förhållanden utarbetas. Slutrapport 08:11. V-150 Konsekvenser av ökande andel DG på elkvalitet Utförare, projektledare: STRI, Math Bollen Finansiering: 200 000 kr Tidplan: 2008-01-01 - 2008-12-31 Projektsammanfattning Projektet kommer att sammanfatta befintliga kunskaper om relationen mellan vindkraft och elkvalitet/tillförlitlighet, med fokus på de direkta konsekvenserna av en ökad mängd vindkraft på elkvalitet och tillförlitlighet i distributionsnät. V-151 Synoptiska nedisningsmätningar Utförare, projektledare: Combitech AB, Patrik Jonsson Finansiering: 340 000 kr Tidplan: 2007-10-25 - 2008-12-05 Projektsammanfattning Projektet skall initiera nationella och synoptiska nedisningsmätningar (dvs samtida mätningar över ett större område) för att kunna verifiera och utveckla nedisningsmodeller för vindkraft i karterings- och prognossyfte. Under den kommande säsongen; vintern 2007/2008, ska nedisning mätas i Teracoms mast i Sveg på h = ca 10, 100, 200 och 320 m samt på maskinhuset på det intilliggande vindkraftverket och jämföra mätdata med beräkningsresultat. V-153 Utbredning av is på vindkraftverk efter detektering Utförare, projektledare: HoloOptics , Rolf Westerlund Finansiering: 100 000 kr Tidplan: 2007-11-01 – 2008-12-15 Projektsammanfattning Projektet avser att fastställa sambandet mellan indikering av is och utbredning av is på vindkraftverket. Isbildning är ett problem för vindkraft i kallt klimat. Projektet kommer också att ge en uppfattning om hur stort produktionsbortfallet kan bli vid nedisning. I ett tidigare Vindforsk-program finansierades utveckling av en isdetektor. Den är klar för användning. V-157 Optimal lösning för DC-koppling i HVDC Vindpark Utförare, projektledare: STRI, Fainan Magueed Finansiering: 880 000 kr Tidplan: 2008-01-15 – 2008-06-15 Projektsammanfattning Inom projektet utvecklas, analyseras och jämförs olika konfigurationer och reglering till de mellanled för ett aktivt gränssnitt i en vindpark. Det aktiva gränssnittet möjliggör en förbättring av systemets prestanda och flexibilitet. Genom reglering av både aktiv och reaktiv effekt kan prestanda förbättras ytterligare. För reglering av aktiv effekt krävs annorlunda DC-kopplingar. Detta undersöks i projektet i syfte att minska spänningsfluktuationer/flimmer. V-158 IEA Task 19 Kallt klimat + förstudie nedisningskartering Utförare, projektledare: WindREN, Göran Ronsten Finansiering: 400 000 kr Tidplan: 2008-01-01 – 2008-12-31 Projektsammanfattning Inom ramen för svenska medlemskapet i IEA Task 19 ska projektledaren: • samla in och redovisa svenska erfarenheter från drift i kalla klimat. Projekt som syftar till att utveckla givare anpassade för kalla klimat och avisningsutrustning kommer att följas upp. • tillsammans med övriga deltagare uppdatera "State-of-the-art"- och "Rekommendations"-rapporterna. • utbyta information med EU-projektet COST 727 - Atmosfärisk nedisning av strukturer (bl.a Sveg) samt • sprida information i Sverige från övriga deltagare inom IEA Task 19 • genomföra och rapportera en förstudie kring nedisningskartering • utvärdera och rapportera tre års driftdata från Aapua med fokus på nedisning V-161 Fullskaleexperiment för utveckling av lastmodeller Utförare, projektledare: LTU, Michel Cervantes Finansiering: 520 000 kr Tidplan: 2008-01-01 – 2008-12-31 Projektsammanfattning Tillgänglighet och tillförlitlighet av vindkraft är av stor betydelse. Tyvärr är fortfarande några problem olösta. Av stor betydelse är haverier av växellådor som troligtvis beror på en underskattning av involverad lasterna. Följande ansökan är en förstudie till ett kommande större projekt som syftar till utveckling av en experimentell fullskalle vindturbin för mätningar av olika parameter. Mätningar skall möjliggöra utveckling av modeller och övervakningssystem. I följande studie ska nödvändiga parametrar och mätmetoder bestämmas för utveckling av modeller. Mätmetoderna ska implementeras på ett mindre vindkraft i Porjus för utvärdering. Under denna tid ska partners sökas för nästa steg: hitta ett objekt (2-3 MW) för experiment på ett verk i full skala och utveckling av last modeller. Projekt inom Vindforsk – II 2006-2008 Grundläggande programmet V-201 Ljudspridning kring havsbaserade vindkraftverk – del 2 Utförare, projektledare: KTH, Mats Åbom Finansiering: Energimyndigheten har anslagit 715 000 kr till projektet. Tidplan: Avslutat Projektsammanfattning Möjligheten att etablera havsbaserade vindkraftverk har stor betydelse för Sveriges framtida utbyggnad av vindkraft. Det finns regler för hur mycket ljud som får uppträda vid närmaste bostäder på land. I projektets första del, som avslutades våren 2006, har projektgruppen tagit fram en ny metodik för uppmätning av ljudtransmission över stora avstånd (5-15 km) för havsbaserad vindkraft. Mätningar har genomförts i Kalmarsund under drygt ett års tid. Resultatet visade att det finns en ökad risk för cylindrisk utbredning vid låga frekvenser. För att kunna avgöra förekomsten av cylindrisk ljudutbredning har projektgruppen beviljats stöd för att genomföra ytterligare mätningar vid låga frekvenser, på ett flertal distanser. Ett annat mål för denna andra del av projektet är att ge underlag för en revision av Naturvårdsverkets modell för prediktering av buller från havsbaserad vindkraft. Projektet samverkar med ett danskt projekt. V-202 Minimering av reservkraftkostnader i kraftsystem med mycket vindkraft Utförare, projektledare: KTH, Elin Lindgren och Lennart Söder Finansiering: Energimyndigheten har anslagit 300 000 kr till projektet. Tidplan: Avslutat Projektsammanfattning Med mycket vindkraft i det Nordiska kraftsystemet måste vindkraftvariationerna inom varje enskild timme motbalanseras av andra kraftverk. Osäkerheterna kommer att öka, och de som är ansvariga för effektbalansen måste agera oftare. Syftet med detta projekt är att ta fram en metod för hur man skall minimera kostnaderna för användande av reservkraftverk i ett integrerat kraftsystem med stora mängder vindkraft. Med denna metod kan man uppskatta kostnaderna för denna reservhållning vid stora mängder vindkraft, samt vid vilken mängd vindkraft som det blir nödvändigt för vindkraften att delta i den för kraftsystemet nödvändiga balanshållningen. Det akademiska målet är att doktoranden Elin Lindgren ska avlägga licenciatexamen sommaren 2006. Projektledaren är svensk representant i IEA Annex 24 – “Integration of Wind and Hydropower systems" och IEA Annex 25 "Design and operation of power systems with large amounts of wind power" vilket säkerställer internationellt samarbete kring ämnet. V-204 DC/DC-omriktare Utförare, projektledare: Chalmers, Ola Carlson Finansiering: Energimyndigheten har anslagit 900 000 kr till projektet. Tidplan: jan 2006 - dec 2008 Projektsammanfattning Ju längre avstånd från vindkraftsanläggningar till nätanslutningspunkten desto dyrare och mindre lämplig blir den konventionella växelströmstekniken. Vindkraftanläggningar om 500 MW behöver anslutas till en spänningsnivå på 250-400 kV. En inkommande DC-linje från anläggningen är till fördel för det fasta transmissionsnätet, med avseende på styrbarheten av effekten. Utmaningen ligger i att koppla samman de enskilda vindkraftverkens DC-spänningar, som helst ska kunna variera, till en gemensam hög spänning som lämpar sig att överföra energin en lång väg med hög verkningsgrad. För att möjliggöra detta behövs en viktig komponent som saknas idag, en DC/DC-omriktare. Projektet syftar till att utveckla och analysera denna huvudkomponent. Det långsiktiga målet är att uppsamling och transport av vindenergin ska bli så låg som möjligt. I tidigare ett av projektet har det framkommit vilka typer av omriktare som har god potential. I den aktuella etappen av projektet ska analysen kring tre utvalda topologier för omriktare fördjupas och det akademiska målet är att doktoranden Lena Max ska avlägga licenciatexamen V-208 Ny topologi för mer effektiva AC/DC-omriktare Utförare, Projektledare: KTH, Hans-Peter Nee Finansiering: Energimyndigheten har anslagit 1 625 000 kr till projektet. Tidplan: 2006-05-01 – 2008-10-31 Projektsammanfattning Projektet är en fortsättning på ett tidigare Vindforsk-projekt. Inom projektet behandlas en teknik för kommande generations vindparkssystem med nya möjligheter att öka styrbarheten av en vindkraftsanläggning. Teknikutveckling inom detta område ska resultera i mindre komponenter, vilket bidrar till lägre produktionskostnader för vindkraften. I det tidigare projektet har redan visats att den nya tekniken kan ge både lägre initialkostnad och lägre förluster än motsvarande existerande teknik idag. Ett akademiskt mål är att tekn. lic. Stephan Meier ska disputera vid projektets slut. Referensgrupp med ABB och Vestas. V-210 Optimal underhållsstyrning med tillståndskontrollsystem med avseende på tillförlitlighet och kostnad Utförare, Projektledare: KTH, Lina Bertling Finansiering: Energimyndigheten har anslagit 1 500 000 kr till projektet. Projektsammanfattning För att uppnå hög tillgänglighet i vindkraftverk krävs idag ett frekvent underhåll och de underhållsmetoder som används är inte optimerade. Utvecklingen av vindkraften driver placeringen av vindkraftverken ut till havs vilket kräver därför ett organiserat underhållsprogram där tillförlitligheten på de olika komponenterna i vindkraftverken starkt påverkar den totala tillgängligheten på vindkraftsystemet. Tillståndsövervakningssystem är ett verktyg för att planera underhåll för komponenter genom att t.ex. upptäcka begynnande fel på komponenter innan fel uppstår. Målet för projektet är att utveckla en metod för optimering av underhållsresurser för vindkraftverk, och speciellt för havsbaserade vindkraftparker. En optimal metod innebär att prioritera rätt åtgärder för rätt komponenter vid rätt tillfälle för att nå en totalt lägsta kostnad för underhåll. V-215 Lokal samkörning mellan vindkraft och vattenkraft Utförare, Projektledare: KTH, Lennart Söder Finansiering: Energimyndigheten har anslagit 1 200 000 kronor till projektet. Tidplan: Avslutat. Projektsammanfattning I många områden med utmärkta vindförhållanden förhindras utbyggnaden av vindkraft på grund av elnätsfrågor. Tidigare studier har visat att mer vindkraft kan integreras i olika områden där begränsad exportkapacitet råder, genom samkörning med lokala vattenkraftverk. I ett doktorandprojektet på avdelningen utvecklades metoden för korttidsvattenkraftplanering med hänsyn till vindprognosers osäkerhet samt elprisets osäkerhet på spot- och reglermarknaden. Syftet med det här projektet är att fördjupa kunskapen hur samkörning sker mellan vindkraft och vattenkraft, förbättra planeringsmetoden men också analysera påverkan av olika faktorer på samkörningens resultat. Projektgruppen ska samverka med V-107 för att dra nytta av ett verkligt fall. V-216 Analys av dynamiska inverkan av stora vindparker på kraftsystemets stabilitet Utförare, Projektledare: KTH, Katherine Elkington och Lennart Söder Finansiering: Energimyndigheten har anslagit 1 500 000 kr till projektet. Projektsammanfattning Den snabba utvecklingen av tekniken för vindkraftsystem skapar helt nya förutsättningar i konventionella elnät i ett flertal länder. I takt med stigande installerade vindkraftkapaciteten påverkas funktionen hos elnäten. För att kunna garantera tillförlitlig drift vid stor andel vindkraft i elnätet måste man ha förståelse för hur elnätets dynamik påverkas. Detta projekt syftar till att utveckla lämpliga analytiska metoder för integrerad analys av den påverkan som storskaliga vindparker har på elnätet samt utreda möjligheten att stabilisera kraftsystemet med hjälp av en smart reglerstrategi för vindturbiner. Resultatet kommer vara ett bidrag till IEA-Annex XXV "Design and operation of power systems with large amounts of wind power", där Söder deltar som svensk representant. V-218 Vindparksdesign för HVDC-ansluten vindpark Utförare, Projektledare: Chalmers, Torbjörn Thiringer Finansiering: Energimyndigheten har anslagit 13550 000 kr till projektet. Tidplan: – dec 2008 Projektsammanfattning I detta projekt undersöks en kostnadseffektiv lösning för en havsbaserad vindpark lokaliserad på ett längre avstånd ( > 50 km) från en lämplig nätanslutningspunkt. Idén är att utnyttja den styrbarhet som en likströmstransmission mellan vindparken och en nätanslutningspunkt ger. Dels ger denna teknik ett mervärde i nätanslutningspunkten eftersom man erhåller en god styrbarhet där. Vidare så möjliggör tekniken att billigare (enklare) vindkraftverk kan användas i parken men likväl kan hela anläggningen ändå uppfylla Svk's krav på immunitet mot nätstörningar. Med enklare vindkraftverk avses framförallt DFIG-verk med extra liten omriktare samt utan "Ride-Through-system". Förlusterna i ett sådant system kan även bli mindre vilket ytterligare kan öka konfigurationens potential. V-219 Numeriska beräkningar av vakar bakom vindturbiner Utförare, Projektledare: KTH, Dan Henningson Finansiering: Energimyndigheten har anslagit 1 625 000 kr till projektet. Projektsammanfattning Det övergripande målet är att projektet ska resultera i tillförlitliga verktyg som kan användas vid prestanda- och produktionsberäkningar för större parker. Målet ska nås genom analys vilket ska öka förståelse av hur vaken ser ut. Projektet innebär en fortsättning på tidigare projekt där den aerodynamiska vaken bakom en vindturbin studeras med numeriska metoder. Inom projektet ska man förbättra prestanda hos befinlig vakmodell tillsammans med DTU i Köpenhamn, vakmodellen ska sedan integreras i kommersiella koder och vakar i större parker ska analyseras. Samarbete med Vattenfall Utveckling. V-220 Analys av högfrekventa elektriska svängningar i vindparker Utförare, Projektledare: Chalmers, Thorbjörn Thiringer Finansiering: Energimyndigheten har anslagit 1 700 000 kr till projektet. Projektsammanfattning Högfrekventa elektriska svängningar i vindkraftsanläggningar misstänks ha orsakat haverier på generatorer och transformatorer vid havsbaserade vindkraftanläggningar. Målet med doktorandprojektet är att ta fram mer kunskap kring högfrekventa elektriska störningar. De teoretiskt framtagna resultaten ska kopplas till mätningar, dels i laboratoriet, dels i fält. Projektresultaten ska göra kommande vindkraftsinstallationer mer driftsäkra. Samarbete med ABB, projekt V-110 samt Vattenfall Power Consultant, V-108. V-223 Höghållfasta ståltorn Utförare, Projektledare: LTU, Milan Veljkovic Finansiering: Energimyndigheten har anslagit 583 050 kr till projektet. Tidplan: jan 2008 – dec 2008 Projektsammanfattning Projektet syftar till att utveckla en ny typ av ståltorn för framtida vindturbiner med höga torn och med hög effekt. Kostnaden för torn utgör en betydande del av den totala kostnaden för ett stort vindkraftverk, i synnerhet vid de höga torn som diskuteras vid en storskalig utbyggnad på land och till havs. En viktig del i projektet är att optimera konstruktionen som helhet samt analysera nya lösningar och typer av monteringsförband. Sådana förväntas ge större möjlighet att utnyttja materialets hållfasthet och minska kostnaderna för vindkraftverk. Genom att använda höghållfasta stål minskas vidare tornvikten och kostnaderna för transport och montering av tornen. Projektet ingår i ett europeiskt projekt som har finansiering från EU. Sökta medel avser del av finansiering av insatserna i detta projekt, motsvarande 39% av den totala kostnaden. Luleå tekniska universitet har hög kompetens inom stålbyggnad och högpresterande stål och har ett etablerat samarbete med svensk industri och med forskning i Europa. V-225 Konstruktiv utformning av kustnära fundament utsatta för islaster Utförare, Projektledare: LTU, Lennart Fransson Finansiering: Energimyndigheten har anslagit 920 000 kr till projektet. Projektsammanfattning Projektet syftar till att öka kunskapen om risker för skador från islaster och iskrossning samt till att utveckla metoder för att beräkna och minska riskerna. Därigenom ger projektet grunden för en utveckling av en ny typ av fundament som till acceptabel kostnad klarar islaster. Projektets resultat förväntas bidra till billigare fundamentering av vindkraft i svenska hav med is på vintern. Detta kan möjliggöra utnyttjande av de resurser av vind i norra Östersjön och Bottenviken. V-228 Maskering av ljud från vindkraftverk via vindinducerat bakgrundsbuller Utförare, Projektledare: KTH, Mats Åbom Finansiering: Tidplan: – dec 2008 Projektsammanfattning Vindinducerat bakgrundsbuller kan göra vindkraftsljud ohörbara eller mindre störande. Maskering upplevs dagligen av alla människor och innebär att ljudens hörstyrka förändras beroende på bakgrundsljudets nivå. De naturliga bullerkällorna vågbrus och trädsus ökar liksom vindkraftsbuller med ökande vind, maskering är därför möjlig och kan användas för att optimera uttagen effekt ur turbiner utan att öka störningen för närboende. Flera europeiska stater tar idag också hänsyn till maskering. KTH har i ett licentiatprojekt som avslutas hösten 2006 tagit fram ny kunskap kring denna problematik. Syftet med detta förslag är att komplettera detta arbete särskilt vad gäller vågbrus och upplevd störning. Arbetet kommer att leda till en doktorsavhandling. V-233 Prediktering av vindkraftsbuller Utförare, Projektledare: Foi, Ilkka Karasalo Finansiering: Tidplan: – dec 2008 Projektsammanfattning På Totalförsvarets forskningsinstitut (FOI) har ett verktyg utvecklats (XRAY) för noggrann prediktering av ljudutbredning i atmosfären. Verktyget baseras på hybrid strålgångs/planvågsmetodik, och kan - via indata från GIS-databaser samt från SMHIs prognosmodell HIRLAM - ta hänsyn till geografiska och meteorologiska förhållanden vilka kraftigt påverkar ljudutbredningen. Projektet avser analys av befintliga mätdata för ljudutbredning över Kalmarsund genom jämförelser med prediktioner med ljudutbredningsmodellering som utnyttjar detaljerade meteorologiska data. Analysen görs i första hand med XRAY, men utbredningsmodeller av annan typ - baserade på Hankeltransformintegration eller paraboliska vågekvationsapproximationer - kommer att användas för kompletteringar och verifieringar. V-238 Ny teknik för avisning av vindkraftvingar Utförare, Projektledare: Halmstad Högskola, Lars Bååth Finansiering: Energimyndigheten har anslagit 300 000 kr till projektet. Tidplan: – sep 2008 Projektsammanfattning Forskning kring mekanismer för nedisning samt utveckling av teknik för avisning är angelägen med tanke på planerad utbyggnad i norra Sverige och på höglänta delar i södra Sverige som det småländska höglandet. En orsak till att svenska FUD-insatser är angelägna är att de stora tillverkarna av vindkraftverk inte själva förefaller beredda att utveckla tekniken. Detta beror på att marknaden för vindkraft i kallt klimat - sett i relation till den starkt växande globala marknad där nedisning inte är ett problem - i deras perspektiv är begränsad. Nedisning är ett problem speciellt för anläggningar i norra Sverige och för aggregat på hög höjd, och har för en del aggregat orsakat kostsamma produktionsbortfall. Det finns fungerande teknik för avisning i form av elektrisk uppvärmning av bladytan, men denna lösning har flera nackdelar, inte minst i form av hög elförbrukning. Mikrovågsteknik har prövats, men prövade lösningar har haft otillräckliga prestanda. I detta projekt föreslås en ny lösning med ett ytskikt utformat för att hämma isbildning, för vissa miljöer kompletterat med en aktiv avisning med hjälp av mikrovågsteknik enligt en ny idé.