Μελέτη Αυτόνομων Υβριδικών Συστημάτων Με Προσομοίωση Σε Πραγματικό Χρόνο

Abstract

Τα τελευταία χρόνια λόγω της όλο και μεγαλύτερης διείσδυσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στα απομονωμένα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας (Σ.Η.Ε.), έχει γίνει πιο επιτακτική η ανάγκη για ανάπτυξη αποτελεσματικών τεχνικών ελέγχου του δικτύου. Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε μελέτη των αυτόνομων υβριδικών συστημάτων μέσω της προσομοίωσης πραγματικού χρόνου.Aρχικά, γίνεται μια περιγραφή των μη διασυνδεδεμένων συστημάτων, των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, των σύγχρονων γεννητριών και των διατάξεων ελέγχου τους ενώ αναλύεται και η χαρακτηριστική καμπύλη συχνότητας-φορτίου.Στη συνέχεια περιγράφονται τα υβριδικά συστήματα που περιλαμβάνουν σύγχρονη γεννήτρια-φωτοβολταϊκά-συσσωρευτές καθώς και τα επιμέρους δομικά τους στοιχεία. Εξετάζονται αναλυτικά οι τεχνικές ελέγχου Load following, Cycle charge καθώς και ένας συνδυασμός αυτών. Τέλος, για το σύστημα σύγχρονης γεννήτριας με φωτοβολταϊκά παρουσιάζονται ο έλεγχος ΟΝ-OFF του φωτοβολταϊκού αντιστροφέα, ο έλεγχος ενεργού ισχύος του και τέλος ο έλεγχος μέσω της χρήσης απορριπτόμενων φορτίων.Το τρίτο κεφάλαιο περιλαμβάνει την παρουσίαση του ψηφιακού προσομοιωτή πραγματικού χρόνου RTDS, στον οποίο προσομοιώθηκαν όλα τα μοντέλα της παρούσας διπλωματικής. Παρουσιάζονται μοντέλα σύγχρονης γεννήτριας-φορτίου, σύγχρονων γεννητριών σε παράλληλη λειτουργία και σύγχρονης γεννήτριας-φωτοβολταϊκού, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν και σε εργαστηριακές ασκήσεις φοιτητών.Επιπροσθέτως, γίνεται μια εισαγωγή στην τεχνική ελέγχου ενεργού ισχύος που εφαρμόστηκε στο σύστημα σύγχρονης γεννήτριας-φωτοβολταϊκού-φορτίου το οποίο προσομοιώθηκε και αναλύθηκε στο RTDS. Επίσης, πραγματοποιήθηκε πείραμα Power Hardware in Loop, όπου το κομμάτι του hardware προσομοιώθηκε από τα πραγματικά φορτία του εργαστηρίου Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας. Στο πείραμα μελετήθηκε η αναλυτική ημερήσια λειτουργία ενός αυτόνομου υβριδικού συστήματος και ελέγχθηκε η απόκρισή του σε μεταβατικά φαινόμενα. Τέλος, εξάγονται συμπεράσματα και κατατίθενται βελτιωτικές προτάσεις.