Analysis of medium-voltage direct-current collector grids in offshore wind parks

Stieneker, Marco; Monti, Antonello; de Doncker, Rik W.

doi:10.18154/RWTH-2017-04667

Analysis of medium-voltage direct-current collector grids in offshore wind parks = Analyse von Mittelspannungsgleichstromnetzen in Offshore-Windparks

Stieneker, Marco

2017

VerantwortlichkeitsangabeMarco Stieneker

Ausgabe1. Auflage

ImpressumAachen : E.ON Energy Research Center, RWTH Aachen University 2017

Umfangviii, 144 Seiten : Illustrationen, Diagramme

ISBN978-3-942789-43-1

ReiheE.On Energy Research Center : PGS, Power Generation and Storage Systems ; 44

Dissertation, RWTH Aachen University, 2017

Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak06

Hauptberichter/Gutachter
de Doncker, Rik W. (Thesis advisor)^RWTH* ; Monti, Antonello (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2017-03-03

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2017-04667
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/689894/files/689894.pdf
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/689894/files/689894.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
MVDC (frei) ; DAB (frei) ; offshore wind parks (frei) ; collector grids (frei) ; wind energy (frei) ; DC grids (frei) ; modular DC-DC converter (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 621.3

Kurzfassung
Über große Entfernungen erfolgt die Netzanbindung von Offshore-Windparks mit Gleichspannung. Auch die leistungselektronischen Umrichter in Windenergieanlagen arbeiten mit einer internen Gleichspannung. Trotzdem werden heute immer noch Wechselspannungsnetze eingesetzt, um die Erzeugungseinheiten mit dem Übertragungssystem zu verbinden. Werden stattdessen Mittelspannungsgleichstromnetze verwendet, können Umwandlungsstufen und somit Investitionskosten und Verluste reduziert werden. Im Vortrag wird der Einfluss auf die Systemeffizienz sowie auf die Wirtschaftlichkeit thematisiert. Weiterhin werden die Vorteile einer zweiten Spannungsebene im Offshore-Netz dargestellt. Abschließend wird der Vergleich mit Wechselspannungsnetzen gezogen.

The amount of grid-connected power electronic converters rises especially due tothe increasing power generation based on renewable energy sources. Due to thefact that photovoltaics and wind turbines operate internally with dc voltages, thelossy pulse-width modulated inverter and grid filter become obsolete when a dcgrid is used instead of an ac grid for energy collection. Furthermore, investmentcosts as well as maintenance and repair expenditures can potentially be reduced.This thesis investigates design approaches for dc collector grids in offshore windparks with and without internal voltage step-up converters. The required dc-dcconverters are discussed in detail but also the investment and operational costsof the electrical infrastructure. At the end, the investigated dc collector grid iscompared with an established ac collector grid approach. It can be concluded,that depending on the system design, dc collector grids are superior against acgrid approaches.

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