Βελτιστοποίηση Λειτουργίας και Προγραμματισμού Ανάπτυξης Ενεργών Δικτύων Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μεθόδων για τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας ενεργών δικτύων διανομής (ΔΔ) τόσο σε κανονική κατάσταση όσο και σε έκτακτη κατάσταση, καθώς και για τον μακροπρόθεσμο προγραμματισμό ανάπτυξης ενεργών ΔΔ. Στη διδακτορική διατριβή αναπτύσσεται μία πρωτότυπη μέθοδος για τη λειτουργία ενεργών ΔΔ σε κανονική κατάσταση, δηλαδή όταν ο εξοπλισμός και όλα τα στοιχεία του ΔΔ είναι διαθέσιμα. Η μέθοδος βασίζεται στην επαναδιαμόρφωση του ΔΔ με στόχο την αντιμετώπιση των κύριων τεχνικών προβλημάτων που εμφανίζονται στα ΔΔ λόγω υψηλής διείσδυσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ), όπως η ανύψωση τάσης και η συμφόρηση των γραμμών διανομής, χωρίς να απαιτείται η περικοπή ενεργού ισχύος των μονάδων διανεμημένης παραγωγής (ΜΔΠ). Η προτεινόμενη μέθοδος βασίζεται σε μοντέλο βελτιστοποίησης μεικτού ακέραιου προγραμματισμού με κωνικούς περιορισμούς δεύτερης τάξης και εφαρμόζεται για τον ημερήσιο προγραμματισμό λειτουργίας του ΔΔ καθορίζοντας τη βέλτιστη διάταξη του ΔΔ, βάσει του προβλεπόμενου φορτίου και της προβλεπόμενης παραγωγής από ΜΔΠ. Επιπλέον, στη διδακτορική διατριβή αναπτύσσεται μία πρωτότυπη μέθοδος για τη λειτουργία ενεργών ΔΔ σε έκτακτη κατάσταση, δηλαδή σε περίπτωση που εμφανιστεί ένα μόνιμο σφάλμα στο ΔΔ. Η μέθοδος έχει ως στόχο τη βέλτιστη μερική αποκατάσταση λειτουργίας του ΔΔ, αξιοποιώντας τις δυνατότητες ελέγχου της αέργου ισχύος εξόδου των ΜΔΠ. Η μέθοδος βασίζεται σε μοντέλο βελτιστοποίησης μεικτού ακέραιου προγραμματισμού με κωνικούς περιορισμούς δεύτερης τάξης και έχει ως στόχο την ελαχιστοποίηση των μη τροφοδοτούμενων φορτίων και των χειρισμών των διακοπτών. Επιπλέον, για την αποτελεσματικότερη επίλυση του προβλήματος, οι περιορισμοί λειτουργίας μοντελοποιούνται με πιο ελαστική μορφή και λαμβάνεται υπόψη η λειτουργία των μέσων ρύθμισης της τάσης με τα οποία είναι εξοπλισμένα τα ΔΔ. Επιπλέον, αναπτύσσεται μία πρωτότυπη μέθοδος πολλαπλών σταδίων για τον μακροπρόθεσμο προγραμματισμό ανάπτυξης των ενεργών ΔΔ. Πρόκειται για μία μέθοδο που λαμβάνει υπόψη τις πολλαπλές επιλογές για την ενίσχυση και επέκταση του ΔΔ, όπως ενίσχυση υποσταθμών υψηλής τάσης / μέσης τάσης, ενίσχυση γραμμών, και εγκατάσταση νέων γραμμών, πυκνωτών και ρυθμιστών τάσης, ενώ ταυτόχρονα αξιοποιεί τις λειτουργικές δυνατότητες των ενεργών ΔΔ με στόχο τη μείωση του επενδυτικού κόστους του πλάνου προγραμματισμού ανάπτυξης του ΔΔ. Για την αποτελεσματική επίλυσή του, το πρόβλημα του μακροπρόθεσμου προγραμματισμού ανάπτυξης χωρίζεται σε δύο υποπροβλήματα. Από την επίλυση του πρώτου υποπροβλήματος καθορίζεται ο τύπος, η θέση και η ονομαστική ισχύς των στοιχείων και του εξοπλισμού του ΔΔ, τα οποία εξασφαλίζουν την ασφαλή λειτουργία του δικτύου κατά τη διάρκεια της περιόδου της μελέτης ανάπτυξης, ενώ από την επίλυση του δεύτερου υποπροβλήματος υπολογίζεται ο χρόνος εγκατάστασης αυτών των στοιχείων και του εξοπλισμού.