Μελέτη Και Σχεδίαση Τεχνικών Ελέγχου Ενός Συστήματος Αποθήκευσης Ενέργειας Σε Συσσωρευτές (battery Energy Storage System - Bess) Για Αυτόνομα Νησιωτικά Συστήματα

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία αναφέρεται στη μελέτη, υλοποίηση και διαχείριση ενός συστήματος αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας σε συσσωρευτές (BESS). Τα κύρια χαρακτηριστικά του προτεινόμενου συστήματος είναι η προσαρμοστικότητα, η ικανότητα πρόγνωσης, η ευστάθεια και η ευελιξία. Για την ικανοποίηση των σύνθετων αυτών προδιαγραφών, γίνεται πλήρης παραμετροποίηση του δυναμικού συστήματος ελέγχου, που είναι δομημένο ιεραρχικά και βασίζεται στην επικοινωνία υποσυστημάτων που ελέγχονται από δύο μικροεπεξεργαστές. Επιπλέον η απόδοση εκτιμάται με συγκριτική μελέτη της απόκρισης του συστήματος ισχύος, χρησιμοποιώντας τις κυριότερες τεχνικές ελέγχου των παλμών του τριφασικού αντιστροφέα, μέσα από την εφαρμογή ελέγχου P-Q, με αναφορά είτε την τάση είτε το ρεύμα του δικτύου και την παράλληλη χρησιμοποίηση PI ελεγκτών. Ειδικότερα, εξετάζεται η τεχνική της ημιτονοειδούς διαμόρφωσης του εύρους των παλμών (SPWM), η τεχνική της διαμόρφωσης εύρους παλμών με διανύσματα κατάστασης (SVPWM) και η τεχνική ελέγχου ρεύματος σε ζώνη υστέρησης (HBCC).Για το συγχρονισμό αντιστροφέα δικτύου χρησιμοποιείται βρόχος κλειδωμένης φάσης (PLL).Το σύστημα προσομοιώνεται στο πρόγραμμα MATLAB/SIMULINK για τις φάσεις φόρτισης και εκφόρτισης των συσσωρευτών, καθώς και στην περίπτωση παράκαμψης της εντολής ενεργού ισχύος, προκειμένου να ικανοποιηθούν τα όρια φόρτισής τους. Η προσομοίωση γίνεται και σε περιπτώσεις ασυμμετρίας της τάσης, του ρεύματος και μεταβολής της συχνότητας. Εντός της προκείμενης εργασίας, ο αναγνώστης μπορεί να βρει μια σύντομη αλλά περιεκτική ανάλυση των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, τις προϋποθέσεις σύνδεσης αυτόνομης μονάδας παραγωγής στο δίκτυο,τη στρατηγική φόρτισης / εκφόρτισης των συσσωρευτών, τη θεωρητική ανάλυση των σημαντικότερων τεχνικών ελέγχου των παλμών του τριφασικού αντιστροφέα, αλλά και τη συγκριτική μελέτη και σχεδίαση των τεχνικών ελέγχου του προτεινόμενου συστήματος αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας. Το BESS παρουσιάζει ένα μεγάλο εύρος εφαρμογών πέρα από τη ρύθμιση του φορτίου, που συνίσταται στην προστασία των καταναλωτών σε περίπτωση βλάβης του δικτύου, στην αδιάλειπτη παροχή ισχύος, στην ενίσχυση της στρεφόμενης εφεδρείας και της διείσδυσης των ΑΠΕ, καθώς και στην ευστάθεια του ΣΗΕ που εγκαθίσταται. Είναι λοιπόν αναμενόμενο ότι στο άμεσο μέλλον, το αυξανόμενο επιστημονικό ενδιαφέρον πάνω στην εξέλιξη του εξοπλισμού και των αλγορίθμων του BESS θα διευρύνει ακόμη περισσότερο τις πρακτικές εφαρμογές του και την ενσωμάτωσή του στα ΣΗΕ.