Αντιμετώπιση Φαινομένου Ανύψωσης Τάσης Λόγω Διείσδυσης Φωτοβολταϊκών Στη Χαμηλή Τάση

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζεται το φαινόμενο της ανύψωσης τάσης λόγω της σύνδεσης φωτοβολταϊκών μονάδων παραγωγής στη Χαμηλή Τάση, και μελετώνται τρόποι αντιμετώπισης του φαινομένου αυτού. Στο πλαίσιο αυτό πραγματοποιείται η μοντελοποίηση και η μελέτη δύο δικτύων αγροτικής περιοχής Χαμηλής Τάσης με διαφορετικά χαρακτηριστικά γραμμών, και εκτελούνται προσομοιώσεις για διάφορα σενάρια φωτοβολταϊκής παραγωγής και οικιακών φορτίων.Αρχικά, αναφέρονται τα βασικά χαρακτηριστικά των Φ/Β διατάξεων, και εξηγούνται συνοπτικά οι επιδράσεις των περιβαλλοντικών συνθηκών στη λειτουργία τους. Στη συνέχεια γίνεται μια εισαγωγή στην έννοια του μικροδικτύου, και περιγράφονται οι συσκευές του μικροδικτύου στο εργαστήριο ΣΗΕ.Εξετάζονται οι επιπτώσεις της σύνδεσης φωτοβολταϊκών στη ΧΤ, και αναφέρονται οι προδιαγραφές της ΔΕΗ για την επίτευξη της σύνδεσης. Παρουσιάζονται τρόποι αντιμετώπισης της ανύψωσης τάσης, και δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στη μέθοδο περικοπής ενεργού ισχύος (power curtailment), καθώς και στη μέθοδο ελέγχου της αέργου ισχύος (power factor control). Μελετάται η θεωρία της ροής φορτίου, καθώς και της ανάλυσης ευαισθησίας τάσης ως προς την ενεργό και άεργο ισχύ στους κόμβους του δικτύου. Εν συνεχεία, περιγράφεται ο εξομοιωτής πραγματικού χρόνου (RTDS), που θα χρησιμοποιηθεί στη συνέχεια για την πραγματοποίηση προσομοιώσεων.Όσον αφορά τις προσομοιώσεις που πραγματοποιήθηκαν, αρχικά γίνεται μελέτη των δύο δικτύων με ανάλυση ροής φορτίου στο Matlab. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται ο σχεδιασμός τους στο γραφικό περιβάλλον Simulink του Matlab, και λαμβάνονται αποτελέσματα για το επίπεδο της τάσης στους κόμβους για διάφορα σενάρια παραγωγής-κατανάλωσης. Επίσης, εφαρμόζονται οι δύο αναφερθέντες τρόποι αντιμετώπισης της ανύψωσης τάσης, είτε μεμονωμένα, είτε σε συνεργασία μεταξύ τους. Μελετάται η απόκριση των ελεγκτών τάσης που σχεδιάστηκαν σε μεταβατικές περιόδους. Πραγματοποιείται η μοντελοποίηση ενός Φ/Β πλαισίου και μιας διάταξης MPPT, και κατασκευάζεται μια συστοιχία συνδέοντας κατάλληλα τα παραπάνω πλαίσια. Χρησιμοποιώντας χρονοσειρές ηλιακής ακτινοβολίας και θερμοκρασίας, υπολογίζεται η παραγωγή από τη Φ/Β συστοιχία στη διάρκεια μιας ημέρας. Γίνεται εισαγωγή της χρονοσειράς παραγωγής, καθώς και μιας χρονοσειράς οικιακού φορτίου στο δεύτερο δίκτυο ΧΤ, και καταγράφεται το προφίλ της τάσης και της ενεργού και αέργου ισχύος στους κόμβους, για διάφορα σενάρια χρήσης των ελεγκτών.Τέλος, πραγματοποιείται η μοντελοποίηση ενός δικτύου ΧΤ, καθώς και των ελεγκτών για τη ρύθμιση της τάσης στο RTDS. Εκτελούνται προσομοιώσεις για την καταγραφή της τάσης και της ενεργού και αέργου ισχύος, και πραγματοποιείται σύγκριση με τα αντίστοιχα αποτελέσματα στο Simulink.