Diplomityö: Riikka Hirvelä, Sähköauton latauksen mallintaminen osana kiinteistön sähköverkon laskentaa (2019)

Sähköautojen lukumäärän on ennustettu kasvavan tulevaisuudessa merkittävästi, mikä lisää myös julkisten sekä kiinteistöjen latauspisteiden lukumäärää. Latauspisteiden liittäminen kiinteistöön tapahtuu tapauskohtaisesti. Ensin on hyvä selvittää sähköautojen lataustehon tarve ja kiinteistön sen hetkinen kuormitus. Tämän jälkeen voidaan tehdä tarkempia suunnitelmia latauspisteiden sijainnista ja tarvittavista muutoksista kiinteistön verkkoon, kuten liittymän koon kasvattaminen tai kuormanhallinnan toteuttaminen.

Tämän diplomityön tarkoituksena oli tarkastella OpenDSS-ohjelman soveltuvuutta sähköauton latauksen kuorman mallintamiseen. Ensimmäinen vaihe oli mallintaa työssä testiympäristönä käytetty Tampereen yliopiston (TUNI) Sähkötekniikan yksikön älykkään sähköverkon (Smart Grids) laboratorion verkon malli OpenDSS-ohjelmalla. Tämä tapahtui laboratoriossa suoritettujen mittausten pohjalta.

Toinen vaihe oli laskea hypoteesit OpenDSS-ohjelmalla, kun verkkoon oli lisätty sähköauton kuorman malliksi vakiovirtakuormamalli. Tämän jälkeen kytkettiin Nissan Leaf sähköauto laboratorion verkkoon ja mitattiin jännitettä ja virtaa seitsemässä eri tapauksessa, joissa erona oli säätövastuksen asento. Lataus tapahtui yksivaiheisena latauksena lataustavan 3 mukaisesti. Mittauksen jälkeen verrattiin mitattuja ja OpenDSS-ohjelmalla saatuja tuloksia. Tässä kohtaa myös OpenDSS-ohjelman tulokset laskettiin uudestaan, kun tiedettiin tarkemmat arvot mittausten perusteella lähtötilojen jännitteille sekä latauksen aikaisille virtarajoille.

Mittaus toistettiin myös kahdelle muulle sähköautolle, Hyundai Ioniq Plug-in ja BMW i3. Näistä BMW i3 mitattiin vastaavasti kuin Nissan Leaf. Hyundai Ioniq Plug-in puolestaan ladattiin ja mitattiin lataustavan 2 mukaan. Tämän jälkeen mittausten ja OpenDSS-ohjelman tuloksia verrattiin ja tuloksien erojen syitä käsiteltiin. Erojen syiksi todettiin, mittausvirheiden ja -tarkkuuksien lisäksi, lähtötilan jännitteen mallintaminen. Kuitenkin erot olivat vähäisiä, joten näiden tulosten pohjalta OpenDSS-ohjelman malli pätee hyvin mallintamaan yksivaiheista sähköauton latauksen aiheuttamaa kuormaa sähköverkossa.