is Íslenska en English

Lokaverkefni (Meistara)

Háskólinn í Reykjavík > Tæknisvið / School of Technology > Med/MPM/MSc Tækni- og verkfræðideild (-2019) / School of Science and Engineering >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/33816

Titill: 
  • Titill er á ensku Impact analysis of electric vehicles charging on the Icelandic Power System
Námsstig: 
  • Meistara
Útdráttur: 
  • Útdráttur er á ensku

    Increased adoption of electromobility in the form of Battery Electric Vehicles and Plug-in Hybrid Electric Vehicles is anticipated in Iceland over the next few years. Electrified transport will lead to increases in system peaks that are higher than the corresponding increases in annual electricity demand. The objective of this study is to assess the likely incremental impact of EVs on both the transmission and distribution networks through evaluating the network reinforcements needed to support the increase in electricity demand and quantify associated costs. This is done by extensive analyses of large datasets of the transmission and distribution grids and transportation data. The country depends on imported petroleum fuels to meet its transport fuel demand. Transition to EVs is of particular interest for Iceland as electricity can be supplied from low cost clean renewable energy resources. To evaluate how the transition to EVs will impact the system maximum load, four load profiles are defined: BAU, PROPOSAL, PREMIUM and BAN scenarios. The load profile models used for scenario analysis is done by incorporating key fiscal parameters including different taxes on vehicle usage pattern and upfront purchase cost, petroleum fuel tax levies, vehicle tax exempting, extra fees and subsidies. Realistic charging profiles of EVs are based on real-life driving data from different traffic zones. The fleet number in each area is estimated based on the population and commercial density of electricity consumption in the regions. This EV load growth is studied in three different loads forecasted assumptions or scenarios: Base case scenario, Upgraded system scenario and the slow progress energy forecast scenario. The scenarios are analysed using two separate Icelandic power system models. The reinforcement needs are quantified for up to 32 years. The year 2018 is assumed to be the first year PHEVs and BEVs are implemented, while 2050 would allow the sufficient technology time to penetrate the Icelandic vehicle fleet fully. The 2018-2050 long term plan takes a strategic view of how the network should be developed to meet future objectives. Five generation portfolios in different geographical locations are defined to cater for the increasing demand as a result of EVs uptake. The different production locations should put various stress on the power system. Steady state power system analysis is carried out using simulations on mathematical models of electrical power and power system components, which play an essential role in both operational control and planning by developing the required mathematical models and then using these models to perform power flow and contingency analysis. The models used in this report is the Icelandic base model that simulates a winter period when the load was at its peak and a model that modifies the base model by implementing all the changes as per Landsnet’s Network Development Plan 2018-2027. The models are developed in MATPOWER and MATLAB used in automating and simulations. The effect of the electric vehicles in different distinct areas in Iceland are investigated by monitoring thermal and voltage constraints violations in the power system. From the results obtained, it is possible to conclude that there is a significant rise in the network peak load. This increase in peak load will originate large voltage drops and the overloading of some network branches.
    Keywords:
    Power system, Electric vehicles, Power flow, Modelling, Newton Raphson, Simulations , Contingency analysis , Reinforcements.

  • Gert er ráð fyrir aukinni notkun rafbíla, bæði BEV (Battery Electric Vehicles) og PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicles) á íslandi á komandi árum. Þessi aukna rafbílavæðing mun leiða til hærri afltoppa í raforkukerfinu og aflþarfar sem eru hærri en venjuleg árstíðabundin aukning álags.Tilgangur þessarar rannsóknar er að áætla og meta þau áhrif sem rafbílavæðing gæti haft á bæði flutningskerfi raforku og dreifikerfið með athugun á því hve mikið þurfi að styrkja kerfið til að það geti tekist á við þessa aukningu og meta kostnaðinn af slíku. Þetta er gert með athugun á umfangsmiklum gögnum um flutnings og dreifikerfið ásamt upplýsingum um umferðargögn. Landið er háð innflutningi á jarðefnaeldsneyti til að fullnægja orkuþörf bílaflotans. Orkuskipti og rafbílavæðing er sérstaklega áhugaverð hér á landi þar sem raforkan er fengin frá tiltölulega ódýrum endunýjanlegum orkugjöfum. Til að meta hvernig áhrif slík orkuskipti og rafbílavæðing hefðu á hámarks álag raforkukerfisins voru fjórar sviðsmyndir um aukningu álags vegna rafbíla skilgreind ; BAU, PROPOSAL, PREMIUM og BAN . Þessar sviðsmyndir um álag eru skilgreindar út frá ýmsum þáttum m.a. sköttum, spá um notkun á rafbílum, kostnaði á rafbílum, spá um þróun á eldsneytissköttum og fleiru. Spár um notkun raforku vegna hleðslu rafbíla er byggð á raungögnum um umferð á mismunandi umferðarsvæðum. Stærð bílaflotans á hverju svæði er metinn út frá íbúafjölda og fleiri þáttum. Þróun orkunotkunar vegna rafbílavæðingar er skoðuð út frá þremur mismunandi spám eða sviðsmyndum; „Base case scenario“ eða grunnsviðsmynd, „Upgraded system scenario“ sem kalla mætti sviðsmynd með uppfærðu kerfi og „the slow progress energy forecast scenario“ eða sviðsmynd um hægar framfarir. Sviðsmyndirnar eru skoðaðar með tveimur mismunandi líkönum af íslenska raforkukerfinu. Þörf á styrkingu kerfisins er metinn yfir allt að 32 ára tímabil. Gert er ráð fyrir að árið 2018 sé byrjunarár athugunar og rafbílavæðingin hefjist þá en henni sé að fullu lokið 2050. Fimm sviðsmyndir um mögulega framleiðslu á þeirri raforku sem þörf er á við þessa aukningu vegna rafbílavæðingar eru skoðaðar. Sviðsmyndirnar innihalda mismunandi framleiðslueiningar sem staðsettar eru á mismunandi svæðum á landinu og er ætlað að varpa víðtæku ljósi á það álag sem raforkukerfið gæti orðið fyrir vegna rafbílavæðingar. Það líkan sem stuðst er við í þessari athugun er í raun grunnlíkan af íslenska raforkukerfinu sem hermir mesta vetrarálag. Þetta líkan er svo uppfært í samræmi við kerfisáætlun Landsnets 2018 – 2027. Þessum líkönum er stillt upp í hermiforritinu MATPOWER og MATLAB notað til að stýra hermunum og vinna úr gögnum. Áhrif rafbílavæðingar á mismunsndi svæði er skoðuð með því að fylgjast með hvort hitaflutningsmörk og kröfum um spennugildi sé haldið í raforkukerfinu. Helstu niðurstöður benda til þess að álag á raforkukerfið muni aukast töluvert og hafa í sumum tilvikum í för með sér verulega spennulækkun á sumum svæðum og yfirálag á ýmsum einingum raforkukerfisins ef ekkert er að gert.

Samþykkt: 
  • 19.6.2019
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/33816


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
Winnie Apiyo-Impact analysis of electric vehicles charging on the Icelandic Power System-2019.pdf60.34 MBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna