Μοντελοποίηση Υβριδικών Δικτύων Μέσης Τάσης

Abstract

Η συνεχώς αυξανόμενη απαίτηση για ηλεκτρική ενέργεια και η εισαγωγή στοχαστικών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας αποτελούν μείζονα προβλήματα για τους διαχειριστές των ηλεκτρικών δικτύων, καθώς καλούνται να διαχειριστούν αμφίδρομες ροές ηλεκτρικών φορτίων και να επιτύχουν την ελαχιστοποίηση των απωλειών και φόρτισης των υπαρχουσών γραμμών, ενώ οι δομικές εγκαταστάσεις των δικτύων δέχονται ελάχιστες έως και μηδαμινές αναβαθμίσεις. Στην παρούσα διπλωματική θα εξεταστούν κάποιες τοπολογίες δικτύων μέσης τάσης συνεχούς ρεύματος (MV-DC), οι οποίες δύναται να εφαρμοστούν στα ήδη υπάρχοντα αντίστοιχα δίκτυα εναλλασσόμενου ρεύματος (MV-AC), έχοντας ως στόχο πρωταρχικά την μείωση των απωλειών και την φόρτιση των γραμμών προσφέροντας έτσι λύση στο παραπάνω πρόβλημα. Αρχικά, στα κεφάλαια που ακολουθούν, θα παρουσιαστεί ένα πρότυπο δίκτυο μέσης εναλλασσόμενης τάσης, στο οποίο έπειτα θα μετατραπεί τμήμα του, σε μέση συνεχή τάση. Η μετατροπή αυτή θα γίνει βάση των δύο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενων τοπολογιών, οι οποίες είναι με χρήση των Line Commutated Converters (LCCs) και με χρήση των Voltage Source Converters (VSCs). Η μοντελοποίηση και η εκτέλεση των διάφορων προσομοιώσεων θα υλοποιηθούν στο πρόγραμμα Power Factory της Digsilent από το οποίο θα εξάγονται και τα αποτελέσματα με βάση των οποίων θα γίνει η σύγκριση των τριών πλέον διαφορετικών δικτύων. Βασικοί πυλώνες σύγκρισης των ανωτέρω δικτύων θα αποτελέσουν η πτώση/ ανύψωση τάσης των ζυγών, η φόρτιση γραμμών και οι απώλειές τους ανάλογα με την εκάστοτε απαιτούμενη ροή φορτίου, υλοποιώντας διάφορα σενάρια παραγωγής και κατανάλωσης ισχύος. Επιπρόσθετα, θα συγκριθεί η πτώση τάσης των ζυγών σε περιπτώσεις σφαλμάτων και το μέγεθος των ρευμάτων βραχυκύκλωσης κατά την διεξαγωγή βραχυκυκλωμάτων σε σημεία του δικτύου. Τέλος, θα εξεταστεί και θα συγκριθεί η απόκριση γεννητριών σε μεταβατικά φαινόμενα και ο χρόνος που απαιτείται ώστε το δίκτυο να επανέλθει σε ισορροπία κατόπιν ύπαρξης βραχυκυκλώματος σε τμήμα του δικτύου, ώστε να εξεταστεί σε ποια τοπολογία έχουμε την ταχύτερη αποκατάσταση. Έχοντας όλα τα ανωτέρω δεδομένα πλέον διαθέσιμα, στο τέλος της εργασίας, καταλήγουμε στο ποια τοπολογία προσφέρει τα περισσότερα πλεονεκτήματα έναντι των άλλων, ποια είναι πιο εύκολη στην υλοποίηση καθώς και ποια επιτρέπει στον διαχειριστή του δικτύου τον μεγαλύτερο έλεγχο της ροής φορτίου.