Βέλτιστη λειτουργία Φ/Β μονάδων για ρύθμιση τάσης σε δίκτυα διανομής με χρήση κατανεμημένου αλγορίθμου τύπου Consensus ADMM

Abstract

Όλο και περισσότερες μονάδες διεσπαρμένης ενέργειας (ΜΔΕ) ενσωματώνονται στα σύγχρονα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας, και ιδίως στα δίκτυα διανομής. Τα ηλεκτρικά οχήματα (ΗΟ), οι φωτοβολταϊκές μονάδες (Φ/Β), οι ανεμογεννήτριες (ΑΓ) αυξάνουν την παρουσία τους κάθε μέρα. Ωστόσο, η στοχαστική φύση των εν λόγω μονάδων οδηγεί σε λειτουργικά σενάρια δύσκολα διαχειρίσιμα από τα δίκτυα διανομής.

Επομένως, οι διαχειριστές δικτύων διανομής (ΔΔΔ) καλούνται να βρουν βέλτιστους τρόπους για να ισορροπήσουν ανάμενα στη χρήση μεγάλων μεριδίων ΜΔΕ και στην ασφαλή λειτουργία του δικτύου διανομής. Μερικά από τα πιο συνηθισμένα προβλήματα που προκύπτουν λόγω της μεγάλης διείσδυσης των ΜΔΕ στα δίκτυα διανομής είναι η συμφόρηση στις γραμμές διανομής καθώς και οι παραβιάσεις τάσεων.

Ταυτόχρονα, η τεχνολογία πληροφορικής και τηλεπικοινωνιών προχωρά και η χρήση της στον τομέα των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας αυξάνεται. Αυτό οδηγεί σε μια κατάσταση όπου τα δίκτυα διανομής γίνονται «πιο έξυπνα» και εμφανίζονται νέες δυνατό-τητες για μια πιο αποτελεσματική, οικονομική και ασφαλή λειτουργία τους.

Εκμεταλλευόμενοι την προαναφερθείσα πρόοδο, εστιάζουμε στο θέμα των κατανεμημένων αλγορίθμων ως μέσο για τη βέλτιστη λειτουργία των ΜΔΕ, προκειμένου να ρυθμιστεί η τάση σε ακτινικά δίκτυα διανομής. Οι αλγόριθμοι αυτοί απαιτούν κάθε κόμβο του δικτύου να έχει εγκατεστημένο έναν έξυπνο πράκτορα (smart agent) που να μπορεί να διαχειρίζεται διάφορα δεδομένα και να εκτελεί αποτελεσματικά απαιτούμενους υπολογισμούς. Επιπλέον, υποθέτουμε ότι υπάρχει μια υποδομή επικοινωνίας που επιτρέπει στους γειτονικούς κόμβους να επικοινωνούν και να ανταλλάσσουν πληροφορίες.

Για το σκοπό αυτό, η παρούσα διπλωματική εργασία κατασκευάζει έναν κατανεμημένο αλγόριθμο, βάσισμένο στη μέθοδο General Form Consensus ADMM, ικανό να επιλύσει το πρόβλημα υπερτάσης, στα δίκτυα διανομής, που δημιουργείται από την παραγωγή Φ/Β σε περιόδους χαμηλής ζήτησης. Κάθε κόμβος του δικτύου καλείται να αποφασίσει το δικό του σημείο ρύθμισης για την έγχυση φωτοβολταϊκής ενεργού ισχύος του, επικοινωνώντας μόνο με τους γειτονικούς του κόμβους του, ώστε να αποτρέψει την εμφάνιση παραβιάσεων υπερτάσης στο δίκτυο.

Τέλος, παρουσιάζονται διάφορα σενάρια λαμβάνοντας υπόψη διαφορετικές παραγωγές ενεργού ισχύος φωτοβολταϊκών και διαφορετικά σημεία σύνδεσης των εγκατεστημένων Φ/Β, προκειμένου να αξιολογηθεί η αποτελεσματικότητα του αλγορίθμου. Σε κάθε περίπτωση, τα αποτελέσματα συγκρίνονται με τα αποτελέσματα ενός ισοδύναμου κεντρικού αλγορίθμου για την επαλήθευση της εγκυρότητάς τους.