Ρύθμιση Συχνότητας Μέσω Υβριδικού Αντλησιοταμιευτικού Σταθμού

Abstract

Στα πλαίσια της παγκόσμιας ανάγκης για περισσότερη καθαρή ενέργεια, η βασικήεπιδίωξη στα αυτόνομα νησιωτικά συστήματα είναι η ολοένα και μεγαλύτερη διείσδυση τωνΑΠΕ στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και η συνακόλουθη μικρότερη εξάρτηση από τιςθερμικές μονάδες Diesel. Υπό το πρίσμα αυτής της λογικής, και καθώς το ενδιαφέρονεπικεντρώνεται στην αιολική ενέργεια, την πλέον διαδεδομένη μορφή ΑΠΕ, προωθείται ηκατασκευή υβριδικών αντλησιοταμιευτικών σταθμών που αποτελούν συνδυασμό σταθμούπαραγωγής από ΑΠΕ και διατάξεων αποθήκευσης. Το σκεπτικό κατασκευής τέτοιωνυβριδικών σταθμών είναι η αξιοποίηση της αιολικής ενέργειας, η οποία θα απορριπτότανλόγω τεχνικών και δυναμικών περιορισμών των συμβατικών μονάδων, μέσω άντλησης νερούγια την πλήρωση των ταμιευτήρων των μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών (ΜΥΗΣ),επιτυγχάνοντας έτσι την αποθήκευσή της. Στη συνέχεια, οι υδροστρόβιλοι των ΜΥΗΣ θαμετατρέπουν την υδροδυναμική ενέργεια σε ηλεκτρική με ελεγχόμενο τρόπο. Ιδιαίτερηςσημασίας στην συνεργασία παραπάνω από μίας πηγής ενέργειας και στην αξιόπιστηλειτουργία του συστήματος είναι η εξέταση της δυναμικής συμπεριφοράς των διαφόρωνσυνιστωσών και η τήρηση των ορίων της συχνότητας λειτουργίας.Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την ρύθμιση συχνότητας αυτόνομουσυστήματος μέσω υβριδικών αντλησιοταμιευτικών σταθμών. Έτσι, αναπτύσσονταικατάλληλα δυναμικά μοντέλα μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών, ικανά να περιγράψουν τηνπραγματική τους συμπεριφορά, τα στοιχεία των οποίων αντλούνται από τον ΜΥΗΣ πουπρόκειται να κατασκευαστεί στην Ικαρία, ως τμήμα υβριδικού σταθμού. Αναπτύσσονται μηγραμμικά μοντέλα του υδραυλικού μέρους, είτε με την θεώρηση της ασυμπίεστης στήληςύδατος, είτε πλήρως αναλυτικά, λαμβάνοντας υπόψη τα κυματικά φαινόμενα που λαμβάνουνχώρα στους αγωγούς. Επίσης, γίνεται λεπτομερής εξέταση των ρυθμιστών στροφών τωνυδροστροβίλων και του τρόπου με τον οποίο οι διάφοροι παράμετροι επηρεάζουν τηνταχύτητα απόκρισης ενός ΜΥΗΣ και την ικανότητά του να ρυθμίζει την συχνότητα ενόςαπομονωμένου συστήματος.Εκτός από την ανάπτυξη δυναμικών μη γραμμικών μοντέλων ΜΥΗΣ, αναπτύσσονταιδυναμικά μη γραμμικά μοντέλα μηχανής Diesel και ανεμογεννήτριας σταθερών στροφών καιπροσομοιώνεται η λειτουργία ενός αυτόνομου νησιωτικού συστήματος. Εξετάζεται ηδυναμική συνεργασία μεταξύ των πηγών ενέργειας με βάση το κριτήριο της διατήρησης τηςσυχνότητας λειτουργίας του συστήματος εντός των ορίων των κανονισμών. Γι’ αυτές τιςσυνθήκες λειτουργίας προτείνονται βέλτιστοι συνδυασμοί πηγών ενέργειας καθώς καισυγκεκριμένες λειτουργικές τεχνικές που θα πρέπει να τηρούνται.