Εφαρμογη Της Πιθανοτικης Ροης Φορτιου Για Την Ευρεση Της Μεγιστης Διεισδυσης Φωτοβολταϊκων Συστηματων Σε Δικτυα Διανομης Με Κριτηριο Τα Επιτρεπτα Ορια Διακυμανσης Τασης

Abstract

Τα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) λειτουργούν με πολλές αβεβαιότητες όπως η διακύμανση του φορτίου. Η αξιολόγηση της επίδρασης των αβεβαιοτήτων στην διαχείριση των ΣΗΕ είναι υψίστης σημασίας στον σχεδιασμό και τη λειτουργία των συστημάτων. Η ντετερμινιστική ροή φορτίου (DLF) χρησιμοποιείται για να αναλύσει και να εκτιμήσει το σχεδιασμό και τη λειτουργία των ΣΗΕ σε καθημερινή βάση. Η ντετερμινιστική ροή φορτίου χρησιμοποιεί συγκεκριμένες τιμές παραγωγής ενέργειας και ζήτησης φορτίου ενός επιλεγμένου δικτύου προκειμένου να υπολογίσει τις καταστάσεις του συστήματος και τις ροές ισχύος. Για αυτό το λόγο η ντετερμινιστική ροή φορτίου αγνοεί τις αβεβαιότητες στα ΣΗΕ.Τα μοντέρνα ΣΗΕ με τη διείσδυση διεσπαρμένης παραγωγής, όπως τα φωτοβολταϊκά, εισάγουν επιπρόσθετες ενεργειακές διακυμάνσεις σε ένα ΣΗΕ εξαιτίας της ανεξέλεγκτης πηγής τους. Για αυτό το λόγο, η ντετερμινιστική προσέγγιση δεν είναι επαρκής για την ανάλυσή τους. Προκειμένου να λάβουμε υπόψη τις αβεβαιότητες, διαφορετικές μαθηματικές προσεγγίσεις για την ανάλυση της αβεβαιότητας μπορούν να χρησιμοποιηθούν, όπως η πιθανοτική προσέγγιση.Σε αυτή τη διπλωματική εξετάσθηκαν οι τρόποι αντιμετώπισης της πτώσης τάσης που παρουσιάζεται σε μια Γραμμή Διανομής M.T. και κυρίως ο υπολογισμός της μέγιστης διείσδυσης Φ/Β συστημάτων στο Δίκτυο, εφαρμόζοντας την πιθανοτική ροή φορτίου (μέθοδο Monte Carlo 10000 επαναλήψεων) με κριτήριο τα όρια διακύμανσης στους ζυγούς του συστήματος να είναι εντός των προκαθορισμένων ορίων. Αρχικά τα προβλήματα τάσης αντιμετωπίστηκαν σε σχέση με το αρχικό δίκτυο με ενίσχυση γραμμών, εισαγωγή πυκνωτών αντιστάθμισης καθώς και με χρήση των ενδιάμεσων λήψεων του μετασχηματιστή ισχύος.Κατόπιν για την αντιμετώπιση των προβλημάτων τάσης καθώς και για τον υπολογισμό της μέγιστης διείσδυσης φωτοβολταϊκών μονάδων, λαμβάνοντας υπόψη ότι πρέπει να τηρούνται τα όρια διακύμανσης των τάσεων στους ζυγούς του συστήματος, θεωρήσαμε τις παραγωγές των φωτοβολταϊκών σαν τυχαίες μεταβλητές με συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας την κανονική κατανομή, με μια μέση τιμή και μια τυπική απόκλιση της τάξεως του 10%. Θεωρήσαμε ότι έχουμε ομοιόμορφη αύξηση της εγκατεστημένης ισχύος των Φ/Β (PV) μονάδων. Στην παρούσα μελέτη εξετάστηκαν 9 σενάρια, με το τελευταίο να αναφέρεται σε μέγιστη διείσδυση εγκατεστημένης ισχύος από PV ίσης με 20MWp. Επίσης, η χρονική περίοδος μελέτης του κάθε σεναρίου αναφερόταν στο καλοκαίρι όπου παρατηρείται και η μέγιστη ζήτηση φορτίου. Σε κάθε σενάριο εφαρμόστηκε η πιθανοτική ροή φορτίου με τη μέθοδο Monte Carlo (10.000 επαναλήψεις). Έτσι, εύκολα υπολογίσουμε τις μέσες τιμές των τάσεων καθώς και τις τυπικές αποκλίσεις. Σημειωτέον ότι όλες οι κατανομές θεωρήθηκαν κανονικές (Ν(μ, σ)).Συνοψίζοντας, το εν λόγω πρόβλημα μπορεί να επεκταθεί σε οποιοδήποτε δίκτυο διανομής με διαφορετικά φορτία και παραγωγές, σε διαφορετικές θέσεις με όλους τους δυνατούς συνδυασμούς και η εύρεση της μέγιστης διείσδυσης των μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής να προκύψει και σε συνάρτηση με την ενίσχυση του δικτύου, την βέλτιστη τοποθέτηση πυκνωτών, την εισαγωγή ρυθμιστών τάσεως καθώς και με την εναλλαγή των ενδιάμεσων λήψεων του Μ/Σ ισχύος. Power system operates with many uncertainties such as load variations. The evaluation of the impacts of the uncertainties on power system operation is of utmost importance in power system planning and operation. The Deterministic Load Flow (DLF) is used to analyze and assess the planning and operating of power systems on a daily routine. DLF uses specific values of power generations and load demands of a selected network configuration to calculate system states and power flows. Therefore, DLF ignores the uncertainties in the power systems.Modern power systems with integration of Dispersed Generation (DG) units, such as and photovoltaic systems, introduce additional power fluctuations into the system due to their uncontrollable prime sources. Therefore, the deterministic approach is not sufficient for the analysis of modern power systems. In order to take the uncertainties into consideration, different mathematical approaches for uncertainty analysis can be used, such as the probabilistic approach. In this work, were analyzed the methods of anticipating the voltage drop which occurs in a MV line distribution and in particular the calculation of the maximum penetration of PV systems on the network, using the Probabilistic Load Flow (method Monte Carlo 10000 repetitions) on the basis that the fluctuation limits of the system to be within the prescribed limits. Initially the voltage problems anticipated for the original network with replacing MV lines, introduction of capacitors compensation and use of intermediate taps of power adapter.Then to deal with problems of voltage as well as for the calculation of the maximum penetration of photovoltaic units, taking into account that must be within the limits of voltage variation of the system, the production of photovoltaic was considered to be as random variables with reference probability density the normal distribution, with a mean value and a standard deviation of 10 %. We considered that we have simultaneous increase in installed capacity of PV units The present study refers to 9 scenarios, with the last reported in maximum penetration installed power from PV equal to 20MWp.Also, the period of study for each scenario was in summer where there is the maximum demand load.In each scenario it was implemented the Probabilistic load flow, with the method Monte Carlo (10,000 iterations). So, easily were calculated the average values of voltage as well as the standard deviations. It should be noted that all distributions were considered normal .To sum up, this problem can be extended to any distribution network with different loads and productions, in different locations with all the possible combinations and find the maximum penetration of Dispersed Generation (DG) units, to occur along with the strengthening of the network, the optimal positioning of capacitors, the introduction voltage regulators and with a rotation of the intermediate shots of M/S power. It is interesting to apply different analytical methods of Probabilistic load flow to find the final results beyond than method Monte Carlo.