Μελέτη Τοπικών Ελέγχων Ρύθμισης Τάσης Σε Δίκτυα Διανομής Με Υψηλή Διείσδυση Διεσπαρμένης Παραγωγής

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η επίδραση τοπικών ελέγχων ρύθμισης τάσης σε δίκτυα διανομής με υψηλή διείσδυση διεσπαρμένης παραγωγής. Η ρύθμιση της τάσης κρίνεται ιδιαίτερα σημαντική για τέτοιου είδους δίκτυα καθώς η συνεχώς αυξανόμενη διείσδυση των μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής προκαλεί ιδιαίτερες διακυμάνσεις στην τάση. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν προσομοιώσεις σε δύο διαφορετικά πρότυπα δίκτυα, ένα χαμηλής και ένα μέσης τάσης, για διαφορετικά ποσοστά διείσδυσης διεσπαρμένης παραγωγής.Αρχικά, γίνεται μία παρουσίαση των μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής δίνοντας παράλληλα σημασία στις επιπτώσεις που επιφέρει η ένταξή τους στα δίκτυα διανομής, κυρίως αναφορικά με την τάση του δικτύου. Επίσης, περιγράφονται οι τρόποι με τους οποίους αντιμετωπίζονται οι επιπτώσεις αυτές στο προφίλ της τάσης. Επιπλέον, παρουσιάζονται τα είδη των μονάδων αποθήκευσης που εντάσσονται σταδιακά στα δίκτυα διανομής με έμφαση στους συσσωρευτές (μπαταρίες) για τους οποίους αναφέρονται και κάποιες μοντελοποιήσεις για τη χρησιμοποίησή τους σε προσομοιώσεις.Στη συνέχεια γίνεται η παρουσίαση του ψηφιακού προσομοιωτή πραγματικού χρόνου (RTDS) του εργαστηρίου ΣΗΕ του Ε.Μ.Π. Γίνεται αναλυτική περιγραφή των χαρακτηριστικών του και της λειτουργίας του. Παράλληλα περιγράφεται και το αντίστοιχο λογισμικό που χρησιμοποιείται για το σχεδιασμό των δικτύων και την εξαγωγή των αποτελεσμάτων (RSCAD).Ακολούθως γίνεται η περιγραφή των πρότυπων δικτύων που χρησιμοποιήθηκαν για τις προσομοιώσεις καθώς και η παρουσίαση και η ανάλυση των τοπικών ελέγχων που εφαρμόστηκαν κατά τις προσομοιώσεις αυτές. Οι έλεγχοι που αντλήθηκαν από τη βιβλιογραφία είναι ο έλεγχος με τη χρήση κλασικής Q-V droop και ο γενικευμένος έλεγχος που βασίζεται στο λόγο R/X της γραμμής. Εκτός από αυτούς τους ελέγχους προτείνονται δύο ακόμη έλεγχοι, ένας που συνδυάζει Q-V droop και P-V droop και ένας τροποποιημένος έλεγχος για ρύθμιση τάσης. Με τον τροποποιημένο έλεγχο επιτυγχάνεται περιορισμός των ενεργειακών απαιτήσεων. Αυτό συμβαίνει διότι δεν χρησιμοποιείται ενεργός ισχύς όταν η διακύμανση της τάσης μπορεί να αντιμετωπιστεί αποτελεσματικά μόνο με τη χρήση αέργου, οπότε και λειτουργεί με Q-V droop. Για μεγαλύτερες διακυμάνσεις λειτουργεί όπως και ο γενικευμένος έλεγχος, λαμβάνοντας υπόψη το λόγο R/X της γραμμής.Όσον αφορά τις προσομοιώσεις, το πρώτο τμήμα τους αφορά το δίκτυο χαμηλής τάσης στο οποίο εφαρμόστηκαν τοπικοί έλεγχοι μέσω των αντιστροφέων των φωτοβολταϊκών διατάξεων και της μονάδας αποθήκευσης που διαθέτει το συγκεκριμένο δίκτυο. Οι τέσσερις διαφορετικοί έλεγχοι πραγματοποιούνται από τον αντιστροφέα της μπαταρίας με παράλληλο έλεγχο Q-V droop από τους αντιστροφείς των φωτοβολταϊκών. Οι έλεγχοι αυτοί περιλαμβάνουν ρύθμιση με άεργο ισχύ ή άεργο σε συνδυασμό με ενεργό. Αντίστοιχες προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν και για το δίκτυο μέσης τάσης για διαφορετικά ποσοστά διείσδυσης της διεσπαρμένης παραγωγής. Ο έλεγχος πραγματοποιήθηκε στους ζυγούς που υπάρχει μονάδα αποθήκευση. Εξαιτίας του λόγου R/X των γραμμών του δικτύου μέσης τάσης, οι προσομοιώσεις αυτές μας έδωσαν ενδιαφέροντα αποτελέσματα κατά τη σύγκριση του τροποποιημένου ελέγχου με τους υπόλοιπους, τα οποία δεν ήταν δυνατό να εντοπιστούν στα αποτελέσματα των προσομοιώσεων του δικτύου χαμηλής τάσης.Τέλος, παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τις προσομοιώσεις που πραγματοποιήθηκαν για τα δύο πρότυπα δίκτυα και προτείνονται προοπτικές συνέχισης.