Loistehon hallinnan kehittäminen Kaukaan integraatissa
Kauria, Jerry (2019)
Diplomityö
Kauria, Jerry
2019
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019091828600
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019091828600
Tiivistelmä
Kaukaan teollisuusintegraatti on kokenut merkittäviä muutoksia raskaimman sähkönjakeluinfran rakentamisen jälkeen. Kulutuksen painopisteet ovat muuttuneet huomattavasti muun muassa paperikonelinjan sulkemisen, uuden biopolttoainetehtaan sekä biovoimalaitoksen rakentamisen vuoksi. Tämän johdosta myös integraatin loistehon kulutuksessa ja tuotannossa on tapahtunut selkeitä muutoksia viimeisen vuosikymmenen aikana. Näiden muutoksien vuoksi nähtiin tarpeelliseksi tehdä kattava selvitys integraatin nykyisestä loistehon säätöperiaatteista, siinä käytettävistä komponenteista sekä integraatin eri ajotilanteiden vaikutuksesta loistehon hallintaan.
Tutkimuksessa tarkastellaan nykyisen loistehonhallinnan teknistaloudellista tehokkuutta sekä integraatin kykyä hallita loistehoaan Fingridin määrittelemän loistehoikkunan puitteissa ja sen mahdollisesti kiristyessä. Havaittujen riskien ja puutteiden perusteella luodaan toimenpidesuositukset integraatin loistehonhallinnan parantamiseksi. Tutkimuksen tausta-aineistona käytetään pääosin integraatin energianhallintajärjestelmästä kerättyä lois- ja pätötehon tuntikeskiarvo –dataa, minkä oikeellisuus tarkastetaan tarkistusmittauksin sekä vertaamalla eri toimijoiden samasta pisteestä olevia laskutuksen perustana käytettävää mittadataa. Integraatin todellisen loistehon kulutuksen selvittämiseksi kiinteiden loistehon kompensointien käyttöaste määritettiin prosessinohjausjärjestelmästä saatujen kytkentähistorioiden perusteella.
Tutkimuksen tuloksena selvitettiin integraatin nykyisen loistehohallinnan säätöfilosofia. Nykyisellään integraatin loistehonhallinta on toiminut tyydyttävästi, vaikkakaan loistehoikkunan ylityksistä koituneita taloudellisia seuraamuksia ei juurikaan ole kertynyt. Suurimmat kehityskohteet loistehonhallinnassa ovat generaattoreiden magnetointilaitteistoissa sekä laitosloistehosäädön säätöfilosofiassa, joista kummankaan toiminta ei tällä hetkellä ole Fingridin ohjeistuksen mukaista. Myös kiinteiden kompensointiyksiköiden käytössä havaittiin tehostamisen varaa loistehohäviöiden minimoimiseksi. Havaittujen epäkohtien korjaamiseksi laadittiin toimenpidesuositukset, millä integraatin loistehon hallinta saadaan vaatimusten mukaiseksi sekä häviöiden osalta tehokkaammaksi. Näillä toimenpiteillä myös minimoidaan integraatin loistehoikkunan ylityksistä aiheutuva taloudellinen riski. The Kaukaa industrial integrate has undergone significant changes since the construction of the heaviest power distribution infrastructure. Power consumption and its main focus points have changed significantly due, among other things, to the closure of the paper machine line, the construction of a new biofuel plant and a bio-power plant. As a result, there has also been a clear change in the reactive power consumption and production of the integrate over the last decade. Due to these changes, it was considered necessary to carry out a comprehensive study of the current reactive power control principles of the integrate, the components used in it, and the effect of different active production lines of the integrate on reactive power control.
The study examines the techno-economic efficiency of current reactive power management and the ability of the integrate to control its reactive power within the varying Fingriddefined reactive power limits. Based on the identified risks and shortcomings, recommendations for action will be developed to improve the reactive power management of the integrate. The source material of the study is mainly the hourly average of reactive and active power data collected from the integrate’s energy management system. To determine the true reactive power consumption of the integrate, the utilization rate of the fixed reactive power compensators was determined based on the switching report obtained from the process control system.
As a result of the study, the control principles of the current reactive power control of the integrate was investigated. At present, the reactive power management of the integrate has worked satisfactorily, although the financial consequences of exceeding the reactive power limit have been close to nonexistent. The biggest areas of development in reactive power management are in the magnetization equipment of generators and in the principles of reactive power upper lever control, neither of which currently operates in accordance with Fingrid's guidelines. There was also room for improvement in the use of fixed compensation
units to minimize reactive power losses. To rectify the observed defects, recommendations for action were made to make the reactive power control of the integrate reach the required guidelines and to make it more efficient in terms of losses. These measures also minimize the financial risk of exceeding the reactive power limits.
Tutkimuksessa tarkastellaan nykyisen loistehonhallinnan teknistaloudellista tehokkuutta sekä integraatin kykyä hallita loistehoaan Fingridin määrittelemän loistehoikkunan puitteissa ja sen mahdollisesti kiristyessä. Havaittujen riskien ja puutteiden perusteella luodaan toimenpidesuositukset integraatin loistehonhallinnan parantamiseksi. Tutkimuksen tausta-aineistona käytetään pääosin integraatin energianhallintajärjestelmästä kerättyä lois- ja pätötehon tuntikeskiarvo –dataa, minkä oikeellisuus tarkastetaan tarkistusmittauksin sekä vertaamalla eri toimijoiden samasta pisteestä olevia laskutuksen perustana käytettävää mittadataa. Integraatin todellisen loistehon kulutuksen selvittämiseksi kiinteiden loistehon kompensointien käyttöaste määritettiin prosessinohjausjärjestelmästä saatujen kytkentähistorioiden perusteella.
Tutkimuksen tuloksena selvitettiin integraatin nykyisen loistehohallinnan säätöfilosofia. Nykyisellään integraatin loistehonhallinta on toiminut tyydyttävästi, vaikkakaan loistehoikkunan ylityksistä koituneita taloudellisia seuraamuksia ei juurikaan ole kertynyt. Suurimmat kehityskohteet loistehonhallinnassa ovat generaattoreiden magnetointilaitteistoissa sekä laitosloistehosäädön säätöfilosofiassa, joista kummankaan toiminta ei tällä hetkellä ole Fingridin ohjeistuksen mukaista. Myös kiinteiden kompensointiyksiköiden käytössä havaittiin tehostamisen varaa loistehohäviöiden minimoimiseksi. Havaittujen epäkohtien korjaamiseksi laadittiin toimenpidesuositukset, millä integraatin loistehon hallinta saadaan vaatimusten mukaiseksi sekä häviöiden osalta tehokkaammaksi. Näillä toimenpiteillä myös minimoidaan integraatin loistehoikkunan ylityksistä aiheutuva taloudellinen riski.
The study examines the techno-economic efficiency of current reactive power management and the ability of the integrate to control its reactive power within the varying Fingriddefined reactive power limits. Based on the identified risks and shortcomings, recommendations for action will be developed to improve the reactive power management of the integrate. The source material of the study is mainly the hourly average of reactive and active power data collected from the integrate’s energy management system. To determine the true reactive power consumption of the integrate, the utilization rate of the fixed reactive power compensators was determined based on the switching report obtained from the process control system.
As a result of the study, the control principles of the current reactive power control of the integrate was investigated. At present, the reactive power management of the integrate has worked satisfactorily, although the financial consequences of exceeding the reactive power limit have been close to nonexistent. The biggest areas of development in reactive power management are in the magnetization equipment of generators and in the principles of reactive power upper lever control, neither of which currently operates in accordance with Fingrid's guidelines. There was also room for improvement in the use of fixed compensation
units to minimize reactive power losses. To rectify the observed defects, recommendations for action were made to make the reactive power control of the integrate reach the required guidelines and to make it more efficient in terms of losses. These measures also minimize the financial risk of exceeding the reactive power limits.