Δυναμική ανάλυση αυτόνομου ηλεκτρικού συστήματος με Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας και Αποθήκευση

Abstract

Για επίτευξη πολύ υψηλής διείσδυσης ΑΠΕ, αλλά και για την εύρυθμη λειτουργία των ηλεκτρικών συστημάτων, και ιδιαίτερα των αυτόνομων, είναι αναγκαία η εγκατάσταση αποθηκευτικών σταθμών. Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η απόκριση ενός μικρού νησιωτικού συστήματος που περιλαμβάνει μονάδες ΑΠΕ και σταθμό αποθήκευσης σε συνθήκες πολύ υψηλής συμμετοχής ΑΠΕ στο ισοζύγιο ισχύος. Αρχικά, στο Κεφάλαιο 2 αναλύονται οι διαφορετικές στρατηγικές ελέγχου των μετατροπέων ισχύος των συσσωρευτών, μέσω των οποίων ρυθμίζονται οι παρεχόμενες επικουρικές υπηρεσίες. Παρουσιάζονται οι αρχές ελέγχου σε λειτουργία “grid supporting current source”, αλλά και σε λειτουργικότητα διαμόρφωσης τάσης (“grid forming” ή “grid supporting voltage source”), με την τελευταία να επιτελείται συνήθως από τις σύγχρονες γεννήτριες. Στη συνέχεια, στο 3ο κεφάλαιο παρουσιάζεται το μικρό αυτόνομο δίκτυο που προσομοιώθηκε, το οποίο περιλαμβάνει 3 θερμικές μονάδες, 2 μονάδες συσσωρευτών, 1 ανεμογεννήτρια και 1 φωτοβολταϊκό πάρκο. Στο ίδιο κεφάλαιο παρουσιάζονται και τα δυναμικά μοντέλα των στοιχείων του δικτύου που χρησιμοποιήθηκαν. Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων, κυρίως σε περιπτώσεις απώλειας μονάδων. Οι διερευνήσεις γίνονται σε διαφορετικά επίπεδα διείσδυσης ΑΠΕ και με τους μετατροπείς σε διάφορες στρατηγικές ελέγχου και παραμετροποιήσεις. Βασικό αντικείμενο εξέτασης αποτελεί ο διαμοιρασμός ενεργού και αέργου ισχύος μεταξύ των μονάδων, μέσω του ελέγχου στατισμού των μετατροπέων, κυρίως όταν αυτοί διαμορφώνουν την τάση του δικτύου. Επιπλέον, εξετάζεται η συνεργασία με τις σύγχρονες γεννήτριες, αλλά και κατά πόσο αυτές μπορούν να αντικατασταθούν πλήρως από τους σταθμούς αποθήκευσης, χωρίς λειτουργικά προβλήματα. Οι διερευνήσεις αναδεικνύουν τη λειτουργία των δύο μονάδων αποθήκευσης σε “grid supporting voltage source” ως την προτιμότερη, λόγω του αποτελεσματικού ισομοιρασμού ισχύος μεταξύ τους, της άμεσης απόκρισης του ελέγχου και της αποτελεσματικής αντιμετώπισης συμβάντος απώλειας μίας εκ των δύο μονάδων. Τέλος, στο 5ο κεφάλαιο συνοψίζονται τα βασικά συμπεράσματα της εργασίας και περιγράφονται πιθανές μελλοντικές προεκτάσεις.