Πολιτικές Διαχείρισης Ενέργειας Σε Υβριδικά Ac/dc Μικροδίκτυα Με Ενσωμάτωση Φωτοβολταΐκών Μονάδων Και Συστημάτων Συμπαραγωγής

Abstract

Στις μέρες μας διαβάζουμε αρκετές αναφορές που έχουν πραγματοποιηθεί από πολλούς μελετητές όσον αφορά τη χρησιμοποίηση των ευφυών δικτύων στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Όλες αυτές οι μελέτες καταλήγουν στο συμπέρασμα της αναγκαστικής εφαρμογής των έξυπνων δικτύων προκειμένου το σύστημα ηλεκτρικής ισχύος να λειτουργεί με αποδοτικότητα και αξιοπιστία απέναντι στους καταναλωτές, χωρίς διακοπές στην ηλεκτροδότησή τους και περιβαλλοντικές επιπτώσεις στο περιβάλλον, δεδομένου ότι οι ενεργειακές τους απαιτήσεις επιταχύνονται με αυξανόμενους ρυθμούς. Δεν υπάρχει καμιά αμφισβήτηση πως τα ευφυή δίκτυα επιτυγχάνουν βέλτιστη και αξιόπιστη ενσωμάτωση των μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής στο υπάρχον δίκτυο διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς προέρχονται σημαντικά ποσά ισχύος από τις μονάδες διεσπαρμένης παραγωγής. Στην συγκεκριμένη διπλωματική εργασία ενσωματώσαμε τρεις διαφορετικούς τύπους καταναλωτών με μεγάλες, μεσαίες και μικρές ηλεκτρικές και θερμικές απαιτήσεις, χρησιμοποιώντας φωτοβολταϊκά συστήματα για κάθε οικία μεγάλου καταναλωτή με εγκατεστημένη ισχύ 10KW, μεσαίου καταναλωτή με εγκατεστημένη ισχύ 6KW και μικρού καταναλωτή με εγκατεστημένη ισχύ 3KW. Επιπλέον, για να καλυφθούν οι θερμικές απαιτήσεις των οικιών του μικροδικτύου χρησιμοποιήσαμε τρεις μονάδες συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας (CHP), ύστερα από κατάλληλες διαστασιολογήσεις με τις ετήσιες καμπύλες διάρκειας φορτίου για τις τρεις διαφορετικές καταναλώσεις. Επιπροσθέτως, προκειμένου να καλυφθούν πλήρως οι θερμικές ανάγκες χρησιμοποιήσαμε και ένα λέβητα (boiler). Διαχειριστήκαμε με κατάλληλους αλγορίθμους την ηλεκτρική ισχύ που προκύπτει από τη λειτουργία των μονάδων συμπαραγωγής και των φωτοβολταϊκών προκειμένου ο διαχειριστής του μικροδικτύου και κατ΄επέκταση οι χρήστες να ζητούν όσο το δυνατόν λιγότερη ενέργεια από το εξωτερικό δίκτυο παροχής ηλεκτρικής ισχύος (ΔΕΔΔΗΕ). Ακόμα, έχουμε υλοποιήσει τους απαραίτητους αλγορίθμους ώστε οι μονάδες συμπαραγωγής να λετουργούν για κάλυψη θερμικού ή και ηλεκτρικού φορτίου. Στις περιπτώσεις που έχουμε αυξημένες θερμικές ανάγκες είναι αναγαίο οι μονάδες συμπαραγωγής να δουλεύουν για την κάλυψη του θερμικού φορτίου, ενώ σε αντίθετη περίπτωση μπορεί να λειτουργούν για κάλυψη του ηλεκτρικού φορτίου. Επίσης, υπάρχουν συσσωρευτές ώστε σε κάθε βήμα προσομοίωσης η περίσσεια ηλεκτρικής ισχύος έχοντας καλύψει τις ανάγκες να αποθηκεύεται σ΄αυτούς. Τέλος, το μικροδίκτυο περιέχει έξυπνους μετρητές για την καταγραφή και ανάλυση των δεδομένων, DC και AC ζυγό, αντιστροφείς και ανορθωτές για εναλλαγή της ισχύος απο DC σε AC και αντίστροφα, μικροεπεξεργαστές κατάλληλους για παρακολούθηση και έλεγχο όλων των συσκευών που είναι συνδεδεμένες στο μικροδίκτυο. Όλα αυτά σχεδιάστηκαν με την εφαρμογή του προγράμματος Matlab. Τα αποτελέματα δείχνουν σημαντική αποσυμφόριση του δικτύου διανομής ηλεκτρικής ενέργειας.