Ανάλυση Ευστάθειας Αυτόνομου Συστήματος Με Αεριοστροβίλους Και Αιολική Παραγωγή

Abstract

Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη ευστάθειας ενός αυτόνομου συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με μια μονάδα αεριοστροβίλου, μια μονάδα συνδυασμένου κύκλου και ένα αιολικό πάρκο. Το παραπάνω σύστημα είναι φιλικότερο προς το περιβάλλον σε σύγκριση με τα συστήματα που χρησιμοποιούνται συνήθως επειδή δεν περιέχει γεννήτρια ντήζελ και περιέχει μια μονάδα συνδυασμένου κύκλου. Οι μονάδες συνδυασμένου κύκλου τα τελευταία χρόνια παρουσιάζουν αύξηση γιατί έχουν αυξημένο βαθμό απόδοσης και λιγότερες εκπομπές καυσαερίων.Προκειμένου να μελετηθεί η συμπεριφορά του συστήματος πραγματοποιούνται προσομοιώσεις σε περιβάλλον Simulink, MATLAB. Η κάθε μονάδα περιγράφεται από το αντίστοιχο μοντέλο, ενώ για την μονάδα παραγωγής του αεριοστροβίλου χρησιμοποιείται το μοντέλο της μονάδας συνδυασμένου κύκλου από το οποίο αφαιρέθηκε το τμήμα του ατμοστροβίλου. Τα φορτία στους διάφορους ζυγούς θεωρούνται φορτία αγωγιμότητας εκτός του κινητήρα επαγωγής για τον οποίο επίσης χρησιμοποιείται μοντέλο προσομοίωσης.Στο μοντέλο του συστήματος πραγματοποιήθηκαν προσομοιώσεις για βραχυπρόθεσμες και μακροπρόθεσμες διαταραχές στην ταχύτητα του ανέμου. Οι διαταραχές αυτές είχαν ως αποτέλεσμα μεταβολές στην αιολική παραγωγή οι οποίες επηρέαζαν και τις παραγωγές των συμβατικών μονάδων και τελικά την συχνότητα του συστήματος. Για να βελτιωθεί η απόκριση του συστήματος διορθώθηκαν οι τιμές των στατισμών των δυο σύγχρονων γεννητριών και ακολούθησε ανάλυση των ιδιοτιμών και των ιδιοδιανυσμάτων από την οποία βρέθηκε ποιές ταλαντώσεις επηρεάζουν κυρίως το σύστημα.Στην συνέχεια, χρησιμοποιήθηκαν διάφορες μέθοδοι για να λυθεί το πρόβλημα ευστάθειας συχνότητας. Αρχικά σχεδιάστηκε σύστημα προστασίας με ηλεκτρονόμο υποσυχνότητας ενώ στη συνέχεια αυξήθηκε η αδράνεια των γεννητριών με την τοποθέτηση σφονδύλων. Μελετήθηκε επίσης η επίδραση που έχει η αύξηση της αδράνειας στις ιδιοτιμές του συστήματος.Ακόμη, έγιναν προσομοιώσεις με μοντέλο ανεμογεννήτριας δυο μαζών για μεγαλύτερη ακρίβεια όσον αφορά στις ταλαντώσεις που εμφανίζονται στην ανεμογεννήτρια. Για το νέο μοντέλο μελετήθηκαν και οι διαφορές στις ιδιοτιμές του συστήματος.Τέλος, το σφάλμα μόνιμης κατάστασης στην συχνότητα εξαλείφεται με την δευτερεύουσα ρύθμιση η οποία θεωρείται οτι έχει την μορφή βηματικού σήματος που προστίθεται στο μέγεθος της συχνότητας στην μόνιμη κατάσταση.