Αντιμετώπιση Του Φαινομένου Ανύψωσης Τάσης Λόγω Υψηλής Διείσδυσης Φωτοβολταϊκών Στην Χαμηλή Τάση Μέσω Αποθήκευσης Ενέργειας

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία, διερευνάται το φαινόμενο ανύψωσης τάσης λόγω υψηλής διείσδυσης φωτοβολταϊκής παραγωγής στα δίκτυα διανομής Χαμηλής Τάσης, και ο ρόλος που μπορεί να επιτελέσει η αποθήκευση ενέργειας στην αντιμετώπισή του. Για καλύτερη απεικόνιση και εξέταση των αποτελεσμάτων των μορφών ελέγχου που θα αναπτυχθούν, δημιουργούνται μοντέλα δικτύων με χαρακτηριστικά χαμηλής τάσης και οικιακές εγκαταστάσεις με φωτοβολταϊκή παραγωγή και αποθηκευτικές διατάξεις, και προσομοιώνονται με χρήση του λογισμικού πακέτου Matlab στο γραφικό περιβάλλον Simulink.Στην αρχή αναφέρονται εισαγωγικά στοιχεία για τον ρόλο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στην σύγχρονη εποχή, και γενικά στοιχεία για τα φωτοβολταϊκά. Αναλύονται βασικά χαρακτηριστικά τους, ο τρόπος λειτουργίας τους, το φωτοβολταϊκό φαινόμενο, οι παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοσή τους και εξάγονται ηλεκτρικά ισοδύναμα κυκλώματα και μέθοδοι που βελτιστοποιούν την ισχύ που παράγουν.Στην συνέχεια γίνεται αναφορά στην αποθήκευση ενέργειας. Αναλύονται οι βασικοί μηχανισμοί αποθήκευσης, γενικά χαρακτηριστικά για την λειτουργία τους, και περιγράφεται η εξαγωγή μοντέλων που περιγράφουν την συμπεριφορά τους. Αναφέρεται επίσης και η γενική χρησιμότητα της αποθήκευσης ενέργειας σε διάφορους σκοπούς των δικτύων διανομής.Έπειτα περιγράφεται το πρόβλημα της ανύψωσης τάσης στα δίκτυα διανομής, και αναλύεται η επίδραση της διεσπαρμένης παραγωγής, καθώς και της σημασίας του ελέγχου της ροής αέργου ισχύος. Εξετάζονται διάφοροι τρόποι με τους οποίους μπορεί το φαινόμενο να αντιμετωπιστεί, με έμφαση στην περικοπή ενεργού ισχύος, την απορρόφηση αέργου ισχύος, την αποθήκευση ενέργειας και τον συνδυασμό όλων των παραπάνω. Παρατίθενται διάφορες μορφές ελέγχου των διεργασιών αυτών, και γίνεται σύγκριση τους. Επίσης αναφέρεται η αυξανόμενη στροφή του χαρακτήρα της αξιοποίησης της φωτοβολταϊκής παραγωγής προς την ιδιοκατανάλωση, και ο ρόλος της ιδιοκατανάλωσης στην αποτροπή φαινομένων ανύψωσης τάσης.Κατόπιν, με την χρήση του Simulink, μοντελοποιείται ένα δίκτυο Χαμηλής Τάσης συνδεδεμένο σε μία απομακρυσμένη εγκατάσταση, και καταγράφονται τα αποτελέσματα της εφαρμογής των διαφόρων ελέγχων για συνθήκες μεγάλης παραγωγής και χαμηλής κατανάλωσης. Έπειτα μοντελοποιείται δίκτυο με περισσότερους του ενός παραγωγούς και αναλύεται η συμπεριφορά του εκ νέου. Στα αποτελέσματα αποτυπώνεται η επίδραση της ιδιοκατανάλωσης στην διατήρηση ενιαίου επιπέδου τάσης και στην αποφυγή περικοπής ισχύος, και συγκρίνονται διαφορετικές παραλλαγές των ελέγχων (διαφορετικός βαθμός ιδιοκατανάλωσης, ενιαία περικοπή ισχύος μεταξύ παραγωγών κλπ).