Väitös sähköverkkojen ja suurjännitetekniikan alalta, DI Verner Püvi

Väitöskirjan nimi: Photovoltaic Hosting Capacity of Distribution Networks

Tohtoriopiskelija: Verner Püvi
Vastaväittäjä: Prof. Mikko Kolehmainen, University of Eastern Finland
Kustos: Prof. Matti Lehtonen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, sähkötekniikan ja automaation laitos

Aurinkosähköasennusten (PV) nopea lisääntyminen on aiheuttanut merkittäviä haasteita jakeluverkoille maailmanlaajuisesti. Joissakin verkoissa on jo ilmoitettu kriittisen pisteen saavuttamisesta, jolloin lisäaurinkopaneelien liittäminen ei ole mahdollista joillakin alueilla. Tämä tilanne muodostaa kiireellisen haasteen, sillä aurinkosähköjärjestelmien käyttöönotto on vielä kaukana täydellisestä ja vakaata kasvua ennustetaan tulevina vuosikymmeninä. Jakeluverkkojen on täytettävä vastuunsa hajautetun aurinkosähkön tuotannon isännöinnissä ja tuettava ilmastonmuutoksen torjuntatoimia. 

Väitöskirjani käsittelee näitä haasteita tutkimalla isännöintikapasiteettia, joka mittaa verkkoon asennettavan aurinkosähkötehon määrää vaarantamatta normaaleja toiminnallisia vaatimuksia. Tutkimus selvittää isännöintikapasiteetin eri rajoittavia tekijöitä, keskittyen ensisijaisesti vakio-olosuhteiden sähkönlaatuparametreihin ja verkon rakenteeseen. Väitöskirja alkaa esittelemällä sähkönlaatumittausten tuloksia, luoden pohjan tuleville sähkönlaatua käsitteleville tutkimuksille. Monte Carlo -simulaatioiden avulla analysoidaan akkuvarastoinnin vaikutusta isännöintikapasiteettiin sekä tutkitaan verkon rakenteen vaikutusta isännöintikapasiteettiin. Lisäksi esitetään uusi verkon topologian optimointialgoritmi, joka on inspiroitunut limasienten käyttäytymisestä. Väitöskirja antaa myös käytännön näkökulmia isännöintikapasiteetin arviointiin mittausepävarmuuden arvioinnin ja sen vastaavan aurinkosähkötehon kautta. 

Tutkimuksen tulokset paljastavat, että noin kolmasosa kotitalouksista voi ottaa käyttöön aurinkosähköjärjestelmiä, jos samansuuruiset asennukset jatkuvat tulevaisuudessa ja jännitteensäätötoimenpiteet ovat välttämättömiä jatkuvien aurinkosähköasennusten tukemiseksi. Lisäksi mittausepävarmuus voi vastata jopa viidennestä tuotetusta aurinkosähkötehosta, mikä osoittaa turvallisuusmarginaalin ylläpitämisen tärkeyden sähkönlaadun standardien täyttämiseksi.

Avainsanat: jakeluverkot, isännöintikapasiteetti, verkon rakenne, optimointi, aurinkosähkö, sähkönlaatu, tilanarviointi

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Yhteystiedot:

Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/53