Βέλτιστη Σχεδίαση Συστήματος Ενεργειακής Αποθήκευσης Για Έλεγχο Τάσης Στα Δίκτυα Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας

Abstract

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η βέλτιστη διαστασιολόγηση και τοποθέτηση των μονάδων αποθήκευσης σε δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας Χ.Τ με στόχο την ρύθμιση της τάσης. Αρχικά έγινε προσπάθεια αποσύμπλεξης των δύο προβλημάτων, της διαστασιολόγησης και της τοποθέτησης, χρησιμοποιώντας τις ευαισθησίες τάσης των ζυγών ως προς την έγχυση ενεργού ισχύος, επιλέγοντας έτσι για κάθε δυνατό αριθμό μονάδων αποθήκευσης, τις θέσεις εκείνες που ευνοούν περισσότερο την ρύθμιση της τάσης. Το πρόβλημα της διαστασιολόγησης προσεγγίστηκε με την μέθοδο του ημιορισμένου προγραμματισμού, λόγω της μη γραμμικότητας του προβλήματος της βέλτιστης ροής φορτίου στα δίκτυα διανομής. Ως αντικειμενική συνάρτηση στο πρόβλημα της διαστασιολόγησης θεωρήθηκε η ελαχιστοποίηση των απωλειών του δικτύου και η συνολική χωρητικότητα όλων των μονάδων αποθήκευσης και λύθηκε για κάθε δυνατό αριθμό μονάδων αποθήκευσης. Ως μονάδες αποθήκευσης επιλέχτηκαν οι μπαταρίες ιόντων λιθίου. Δεύτερο στάδιο για την επίλυση του προβλήματος ήταν, έχοντας πλέον υπολογίσει τη μικρότερη δυνατή χωρητικότητα των μπαταριών και λαμβάνοντας υπόψη ένα ημιεμπειρικό μοντέλο για το χρόνο ζωής τους, να αποφασιστεί το ακριβές μέγεθος τους ως προς τη χωρητικότητα, αλλά και την ισχύ. Επομένως, πάλι για κάθε δυνατό αριθμό μπαταριών, επιλύθηκε το πρόβλημα της βέλτιστης ροής φορτίου με αντικειμενική συνάρτηση την ελαχιστοποίηση των απωλειών του δικτύου και την συνολική ισχύ των μπαταριών, για ένα συγκεκριμένο αριθμό παραγόντων προσαύξησης της χωρητικότητας. Η τελική επιλογή του μεγέθους και της θέσης των μονάδων αποθήκευσης έγινε με κριτήριο την ελαχιστοποίηση του Καθαρού Παρόντος Κόστους (NPC) της επένδυσης. Στην παρούσα εργασία, αναπτύχθηκε λογισμικό σε περιβάλλον MATLAB, το οποίο εφαρμόστηκε διαδοχικά σε δύο δίκτυα διανομής 17 και 12 ζυγών επιβεβαιώνοντας την παραπάνω μεθοδολογία. Ο χρονικός ορίζοντας επίλυσης του προβλήματος για τα δύο δίκτυα ήταν ο ένας μήνας, ώστε να ληφθεί υπόψη η στοχαστικότητα των φορτίων και της παραγωγής από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας.