Σχεδίαση Εξομοιωτή Αδράνειας Για Ανεμογεννήτριες Μεταβλητών Στροφών - Εφαρμογή Στο Αυτόνομο Σύστημα Της Ρόδου

Abstract

ντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση και σχεδίαση ενός εξομοιωτή αδράνειας για ανεμογεννήτριες μεταβλητών στροφών. Η ανάγκη για σχεδίαση του εν λόγω σχήματος ελέγχου προέκυψε από τα προβλήματα που προκάλεσε στην ευστάθεια συχνότητας των αυτόνομων ΣΗΕ η αύξηση της αιολικής διείσδυσης. Για το σκοπό αυτό διεξάγονται προσομοιώσεις σε περιβάλλον MATLAB/Simulink. Η πλειοψηφία των προσομοιώσεων διεξάγονται χρησιμοποιώντας το εκπαιδευτικό πρόγραμμα WHSSP που αναπτύχθηκε στο εργαστήριο Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας του ΕΜΠ και είναι κατάλληλο για δυναμικές προσομοιώσεις και μελέτες ευστάθειας διασυνδεδεμένων ή αυτόνομων συστημάτων στα οποία έχουν διεισδύσει μονάδες διεσπαρμένης παραγωγής και κυρίως αιολικά πάρκα. Στη βιβλιοθήκη του WHSSP περιλαμβάνονται τα δύο μοντέλα ανεμογεννητριών μεταβλητών στροφών στα οποία εφαρμόζεται ο εξομοιωτής αδράνειας, καθώς και τα διάφορα μοντέλα των συνιστωσών ΣΗΕ τα οποία χρησιμοποιούνται σε αυτή την εργασία.Αρχικά, περιγράφεται η λειτουργία που πρέπει να τελεί ο εξομοιωτής αδράνεια και δίνονται τα χαρακτηριστικά του. Για την περιγραφή της αρχής σχεδίασης χρησιμοποιείται ένα απλοποιημένο μοντέλο ανάλυσης ευστάθειας συχνότητας. Η συγκεκριμένη αρχή σχεδίασης εφαρμόζεται στη συνέχεια σε δύο απλά συστήματα (αργό και γρήγορο σύστημα) αγνοώντας τη δυναμική συμπεριφορά της ανεμογεννήτριας.Στη συνέχεια, εισάγονται στα ίδια συστήματα τα δύο μοντέλα ανεμογεννητριών μεταβλητών στροφών και εξετάζεται η επίδραση της δυναμικής συμπεριφοράς τους στο τελικό αποτέλεσμα. Προσομοιώνονται δύο διαφορετικά σημεία λειτουργίας για κάθε μοντέλο ανεμογεννήτριας (μερικό και ολικό φορτίο), ενώ προσδιορίζονται αλλαγές που πρέπει να γίνουν στις ρυθμίσεις τους ώστε να επιτυγχάνεται καλύτερη συνεργασία μεταξύ των διαφόρων σχημάτων ελέγχου κι εντέλει καλύτερο αποτέλεσμα.Τέλος, εξετάζεται η απόκριση της συχνότητας ενός αυτόνομου συστήματος που βασίζεται στα χαρακτηριστικά της Ρόδου μετά από μια μεγάλη διαταραχή. Συγκεκριμένα προσομοιώνονται δύο σενάρια με διαφορετική κατανομή παραγωγής και υψηλή αιολική διείσδυση. Η διαταραχή είναι η απώλεια της μεγαλύτερης μονάδας παραγωγής και για τα δύο σενάρια. Πρώτα, διαπιστώνεται η ανάγκη για συμμετοχή των ανεμογεννητριών στην αδρανειακή απόκριση του συστήματος. Στη συνέχεια, ο εξομοιωτής αδράνειας εφαρμόζεται και στα αιολικά πάρκα με ανεμογεννήτριες μεταβλητών στροφών ώστε να εξεταστεί η επίδρασή του στο σύστημα. Επιπλέον, συγκρίνονται τα αποτελέσματα για επιλογή διαφορετικών τιμών για τις παραμέτρους του εξομοιωτή αδράνειας.