Επίδραση Αιολικής Παραγωγής Στη Μέγιστη Μεταφερόμενη Ισχύ Συστήματος Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία διερευνά την επίδραση της μεταβλητότητας της ενεργού παραγωγής Αιολικών Πάρκων στη μέγιστη μεταφερόμενη ισχύ και κατά συνέπεια στο όριο ευστάθειας τάσης ενός ασθενούς συστήματος μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Το σύστημα δοκιμών που εξετάζεται αποτελείται από μία γραμμή μεταφοράς, στο μέσο της οποίας συνδέεται μέσω γραμμής διανομής Μέσης Τάσης η αιολική παραγωγή. Τα δεδομένα των γραμμών σύνδεσης προέρχονται από δύο πραγματικά Αιολικά Πάρκα που είναι συνδεδεμένα στο Ελληνικό σύστημα, στην περιοχή της Πελοποννήσου. Για την προσομοίωση της επίδρασης που έχει η μεταβλητότητα του ανέμου στην ικανότητα φόρτισης του συστήματος, δύο συσχετισμένες χρονοσειρές ταχυτήτων ανέμου θεωρούνται ως είσοδος στις ανεμογεννήτριες. Το μοντέλο που χρησιμοποιείται για την εξαγωγή των χρονοσειρών ενεργού παραγωγής, προσομοιώνει τη λειτουργία και τον έλεγχο μιας ανεμογεννήτριας μεταβλητών στροφών και συγκεκριμένα μιας ασύγχρονης ανεμογεννήτριας διπλής τροφοδότησης. Αναλύονται επίσης τα ακραία σενάρια της σταθερής χαμηλής (άπνοια) και υψηλής (ισχυρός άνεμος) ενεργού παραγωγής. Τα δυο Αιολικά Πάρκα εξετάζονται πρώτα χωριστά το καθένα και στη συνέχεια και τα δύο μαζί.Η γραμμή σύνδεσης κάθε πάρκου αποτελείται από τον υποσταθμό Υψηλής/Μέσης Τάσης και περιλαμβάνει μετασχηματιστή ισχύος εξοπλισμένο με ΣΑΤΥΦ. Στον ζυγό Μέσης Τάσης του υποσταθμού υπάρχουν αυτόματοι στατοί πυκνωτές αντιστάθμισης. Το Αιολικό Πάρκο και οι επί μέρους ελεγκτές των ανεμογεννητριών έχουν την δυνατότητα να ρυθμίζουν την έγχυση αέργου ισχύος στον ισοδύναμο ζυγό σύνδεσης του πάρκου. Για την εκτίμηση της συνεισφοράς κάθε Αιολικού Πάρκου, υλοποιούνται τρεις διαφορετικές στρατηγικές ελέγχου του ηλεκτρονικού μετατροπέα: α) ρύθμιση με μοναδιαίο συντελεστή ισχύος, β) ρύθμιση της τάσης του Αιολικού Πάρκου και γ) ευφυής έλεγχος με εντολή μέγιστης άεργης υποστήριξης σε συνθήκες εκτάκτου ανάγκης. Η τρίτη στρατηγική είναι μια προτεινόμενη μέθοδος που ενεργοποιείται από ένα διακριτό σήμα εκτάκτου ανάγκης, όταν η Υψηλή Τάση της γραμμής μεταφοράς παραβιάσει ένα κατώφλι ελάχιστης τάσης. Τέλος, εξετάζεται το σύστημα δοκιμών και με τις δύο γραμμές διανομής των Αιολικών Πάρκων συνδεδεμένες. Η ταυτόχρονη συνεισφορά και των δύο πάρκων στο όριο μέγιστης μεταφερόμενης ισχύος παρουσιάζει ενδιαφέρον, δεδομένου ότι η εντολή άεργης υποστήριξης και οι αυτόματοι έλεγχοι απαιτούν κάποιας μορφής συντονισμό, ώστε να αποφεύγονται ανεπιθύμητες αλληλεπιδράσεις. Για την προσομοίωση του συστήματος χρησιμοποιείται το λογισμικό MATLAB και το πρόγραμμα προσομοίωσης στη μακροπρόθεσμη χρονική κλίμακα WPSTAB.