Μελέτη Διαστασιολόγησης Και Ενσωμάτωσης Στο Δίκτυο Φωτοβολταϊκών-αποθηκευτικών Συστημάτων Υπό Τον Θεσμό Της Ιδιοκατανάλωσης

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι τα διασυνδεδεμένα φωτοβολταϊκά συστήματα, τα οποία ενσωματώνονται στο θεσμικό πλαίσιο της ιδιοκατανάλωσης (self-consumption scheme), έχουν την δυνατότητα αποθήκευσης ενέργειας για περαιτέρω αύξηση της ιδιοκατανάλωσης και αφορούν κυρίως οικιακούς/εμπορικούς καταναλωτές της Χαμηλής Τάσης (ΧΤ). Στο πλαίσιο αυτό πραγματοποιείται μελέτη διαστασιολόγησης και ενσωμάτωσης των εν λόγω συστημάτων στο δίκτυο αναπτύσσοντας μοντέλα προσομοιώσεων με τη χρήση του πακέτου λογισμικού Matlab. Αρχικά, πραγματοποιείται αναφορά στην εξέλιξη της φ/β τεχνολογίας τα τελευταία χρόνια, στην ανάγκη για αποθήκευση ενέργειας, καθώς επίσης και στα διάφορα θεσμικά εργαλεία ενίσχυσης των φ/β, δίνοντας έμφαση σε αυτά τα πλαίσια που επιτρέπουν την αυτοκατανάλωση της φ/β παραγωγής και την περαιτέρω αύξηση της ιδιοκατανάλωσης με τη χρήση αποθηκευτικών συστημάτων. Στη συνέχεια, αναφέρονται τα βασικά χαρακτηριστικά των φ/β διατάξεων και εξηγούνται συνοπτικά οι επιδράσεις των περιβαλλοντικών συνθηκών στη λειτουργία τους. Μελετώνται τα κύρια συστατικά των φ/β συστημάτων καθώς επίσης και οι επιπτώσεις, προϋποθέσεις της σύνδεσης τους στο δίκτυο ΧΤ. Ακόμη, εξετάζεται η αρχή λειτουργίας των ηλεκτρικών συσσωρευτών, πραγματοποιείται η ταξινόμηση τους και μελετώνται τα κυριότερα χαρακτηριστικά τους, δίνοντας έμφαση στις μπαταρίες μολύβδου οξέος, οι οποίες και αποτελούν αντικείμενο της παρούσας εργασίας. Τέλος, μελετάται η μοντελοποίηση των συσσωρευτών με τη βοήθεια ενός ισοδύναμου κυκλώματος ικανού να αναπαραστήσει με ακρίβεια τα ηλεκτρικά τους χαρακτηριστικά. Όσον αφορά τις προσομοιώσεις που πραγματοποιήθηκαν, αρχικά αναπτύχθηκε ένα μοντέλο σε γλώσσα Matlab που προσομοιώνει τη λειτουργία του συνολικού συστήματος για ένα έτος λαμβάνοντας υπόψη πραγματικά ωριαία δεδομένα παραγωγής και φορτίου. Τα αποτελέσματα που εξάγονται σε συνδυασμό με την ανάλυση ευαισθησίας που πραγματοποιείται μας δίνουν μία σαφή εικόνα για τα ενεργειακά αλλά και τα τεχνο-οικονομικά χαρακτηριστικά των συστημάτων που τελούν υπό τον θεσμό της ιδιοκατανάλωσης, αναδεικνύοντας τον βέλτιστο συνδυασμό φωτοβολταϊκού-αποθηκευτικού συστήματος, τόσο από πλευράς ενεργειακής αποδοτικότητας, όσο και από θέμα κόστους. Τέλος, η μοντελοποίηση του συνολικού συστήματος πραγματοποιήθηκε και στο γραφικό περιβάλλον Simulink του Matlab. Το μοντέλο επιτυγχάνει την ομαλή ενσωμάτωση των συστημάτων στο δίκτυο μέσω έξυπνων στρατηγικών διαχείρισης του αποθηκευτικού συστήματος λαμβάνοντας υπόψη δεδομένα φ/β παραγωγής και φορτίου υψηλής χρονικής ανάλυσης. Ακόμη, εξετάζεται και αντιμετωπίζεται το φαινόμενο ανύψωσης της τάσης λόγω της υψηλής φ/β διείσδυσης στα δίκτυα διανομής, προσομοιώνοντας ένα απλουστευμένο ακτινικό δίκτυο ΧΤ, καταγράφοντας τα επίπεδα των τάσεων στους διάφορους κόμβους και λαμβάνοντας υπόψη διάφορα σενάρια παραγωγής και ζήτησης.