Μελετη Μοντελοποιηση Και Προσομοιωση Εγκατεστημενου Μικροδικτυου

Abstract

Τα μικροδίκτυα αποτελούν δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας τα οποία λειτουργούν στην Χαμηλή Τάση σε συνδυασμό με διάφορες διεσπαρμένες πηγές ενέργειας όπως μικρο-τουρμπίνες, κυψέλες καυσίμου (fuel cells), Φωτοβολταϊκά στοιχεία, κ.α. αλλά και διάφορες συσκευές αποθήκευσης όπως Ενεργειακοί Σφόνδυλοι (Flywheels Energy Storage), Πυκνωτές (Energy Capacitors), Συσσωρευτές αλλά και ελεγχόμενα φορτία, προσφέροντας έτσι σημαντικές ικανότητες ελέγχου πάνω στην λειτουργία του δικτύου αυτού. Επιπροσθέτως τα μικροδίκτυα αυτά είναι διασυνδεδεμένα με το κεντρικό Δίκτυο Διανομής αλλά μπορούν να λειτουργήσουν και αυτόνομα σε περίπτωση σφάλματος του κεντρικού Δικτύου. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής πραγματοποιήθηκε η μελέτη μοντελοποίηση καθώς και μια σειρά από προσομοιώσεις μέσω του ειδικού λογισμικού EMTP - ATP (Electromagnetic Transients Program -Alternative Transients Program) του πειραματικού μικροδικτύου που είναι εγκατεστημένο στο Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (Κ.Α.Π.Ε.). Το μικροδίκτυο αυτό, δύναται να τροφοδοτηθεί ταυτοχρόνως από: Δυο Φωτοβολταϊκές Διατάξεις, μια Γεννήτρια Ντίζελ καθώς και Δύο συστοιχίες Συσσωρευτών μέσω Αντιστροφέων Ισχύος ενώ πραγματοποιήθηκαν μια σειρά από πειραματικές δοκιμές για την σύγκριση και επαλήθευση των αποτελεσμάτων εξομοίωσης στο συγκεκριμένο μικροδίκτυο .Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια γενική περιγραφή των μικροδικτύων και παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα από τη χρήση τους. Ακόμα περιγράφεται η κατάσταση που επικρατεί σήμερα στην Ελλάδα σχετικά με την χρήση των ΑΠΕ ως ενεργειακή λύση αλλά και ποίες δυνατότητες υπάρχουν για αξιοποίηση τους στο μέλλον. Στο δεύτερο κεφάλαιο, επεξηγείται το φωτοβολταϊκό φαινόμενο , παρουσιάζονται τα φωτοβολταϊκά ως πηγή ηλεκτρικής ενέργειας και αναλύονται οι χαρακτηριστικές λειτουργίας τους . Τέλος αναφέρονται οι παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση τους αλλά και πώς μπορούμε να πετύχουμε την μέγιστη απόδοση τους.Στο τρίτο κεφάλαιο, περιγράφεται η δομή , η αρχή λειτουργίας αλλά και οι διάφοροι τύποι των ηλεκτρικών συσσωρευτών . Ακόμα ορίζονται τα χαρακτηριστικά μεγέθη τους και αναλύονται οι παράγοντες που επηρεάζουν την χωρητικότητα τους.Στο τέταρτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται οι μετατροπείς Σ.Τ./Σ.Τ. & Σ.Τ/E.Τ. Επίσης αναλύεται η λειτουργία του αντιστροφέα, των συσσωρευτών (Sunny Island ) αλλά και του αντιστροφέα των φωτοβολταϊκών , όσο αφορά την δομή και τις δυνατότητες που αυτοί έχουν.Στο πέμπτο κεφάλαιο αναλύονται τα μαθηματικά μοντέλα που χρησιμοποιήθηκαν. Πιο συγκεκριμένα, εξηγείται το μοντέλο της παρεμβολής για τα φωτοβολταϊκά , το κινητικό μοντέλο των συσσωρευτών και το μοντέλο για την ημερήσια ακτινοβολία Στο Έκτο κεφάλαιο , γίνεται μια σύντομη περιγραφή του υπολογιστικού προγράμματος ATPdraw σχετικά με τις δυνατότητες που προσφέρει και παρουσιάζεται το μοντέλο του μικροδικτύου.Τέλος στο Έβδομο κεφάλαιο , περιγράφεται το εγκατεστημένο μικροδίκτυο στο ΚΑΠΕ και παρατίθενται αποτελέσματα προσομοιώσεων που έγιναν στον υπολογιστή μαζί με τις αντίστοιχες μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν στο μικροδίκτυο για επαλήθευση των αποτελεσμάτων.