Διερεύνηση εφαρμογής εικονικής αδράνειας σε δίκτυο με μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ για στήριξη της συχνότητας
Η παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία διερευνά την βελτίωση της αδρανειακής απόκρισης δικτύων με αυξημένη διείσδυση ΑΠΕ, μέσω της αύξησης της συνολικής αδράνειάς τους, κάνοντας χρήση τεχνικών ελέγχου εικονικής αδράνειας. Η ολοένα αυξανόμενη διείσδυση μονάδων ΑΠΕ οδηγεί το δίκτυο να χάνει μεγάλ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/15755 |
| id |
nemertes-10889-15755 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Εικονική αδράνεια Συνθετική αδράνεια Αδρανειακή απόκριση Virtual inertia Synthetic inertia Inertial responce |
| spellingShingle |
Εικονική αδράνεια Συνθετική αδράνεια Αδρανειακή απόκριση Virtual inertia Synthetic inertia Inertial responce Ζαφειράκης, Νικόλαος Διερεύνηση εφαρμογής εικονικής αδράνειας σε δίκτυο με μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ για στήριξη της συχνότητας |
| description |
Η παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία διερευνά την βελτίωση της αδρανειακής απόκρισης δικτύων με αυξημένη διείσδυση ΑΠΕ, μέσω της αύξησης της συνολικής αδράνειάς τους, κάνοντας χρήση τεχνικών ελέγχου εικονικής αδράνειας.
Η ολοένα αυξανόμενη διείσδυση μονάδων ΑΠΕ οδηγεί το δίκτυο να χάνει μεγάλος μέρος της αδράνειάς του. Οι μονάδες ΑΠΕ κατά κύριο λόγο δεν έχουν εγγενή αδράνεια όπως πχ. τα φωτοβολταϊκά πάρκα. Ακόμα και αυτές που έχουν, συνδέονται στο δίκτυο μέσω ενός μετατροπέα ισχύος ο οποίος τις απομπλέκει ηλεκτρικά από αυτό, και η εγγενής αδράνειά τους γίνεται “κρυμμένη” όπως πχ. στα αιολικά πάρκα. Συνεπώς, όταν οι μονάδες ΑΠΕ παίρνουν την θέση παραδοσιακών σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, οι οποίοι από την φύση τους έχουν μεγάλες τιμές αδράνειας, η συνολική αδράνεια του συστήματος ελαττώνεται.
Για να λειτουργήσει ευσταθώς ένα ΣΗΕ, η παραγωγή πρέπει να είναι ίση με την κατανάλωση σε κάθε χρονική στιγμή, κάτι που αντικατοπτρίζεται στην συχνότητα. Όταν η συχνότητα μειώνεται από την ονομαστική της τιμή, αυτό υποδηλώνει ότι η κατανάλωση είναι μεγαλύτερη από την παραγωγή και αντίστροφα. Η βελτίωση της αδρανειακής απόκρισης είναι ζωτικής σημασίας για την ευστάθεια του δικτύου. Ο λόγος είναι ότι η αδράνεια του συστήματος είναι αυτή που κρατάει την ισορροπία μεταξύ παραγωγής και κατανάλωσης κατά την απότομη μεταβολή του φορτίου ή την απώλεια μιας μονάδας παραγωγής. Όταν κάτι τέτοιο συμβαίνει, η αδράνεια του συστήματος καλύπτει το πλεόνασμα ή το έλλειμα της παραγόμενης ενέργειας, δίνοντας πολύτιμο χρόνο για να δράσει το σύστημα ελέγχου συχνότητας του ΣΗΕ, και να επανέλθει σε ισορροπία η παραγωγή με την κατανάλωση. Αν αυτός ο χρόνος δεν είναι διαθέσιμος, τότε το σύστημα μπορεί να πέσει στην αστάθεια. Για να επιτραπεί μεγαλύτερη διείσδυση ΑΠΕ στα τωρινά ΣΗΕ και να επιτευχθούν οι στόχοι για μείωση των εκπομπών αερίου, η αύξηση της αδράνειας τους είναι μια από τις προτεραιότητες.
Στόχος της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας είναι να αυξηθεί η συνολική αδράνεια ενός ΣΗΕ, με 25% διείσδυση ΑΠΕ (αιολική ενέργεια), για την βελτίωση της αδρανειακής απόκρισής του. Η μοντελοποίηση του ΣΗΕ έγινε στο Simscape Electrical του MATLAB/Simulink. Για την επίτευξη του σκοπού αυτού αναπτύχθηκε μια τεχνική ελέγχου εικονικής αδράνειας, για την εκμετάλλευση της “κρυμμένης” από το δίκτυο αδράνειας του αιολικού πάρκου, με στόχο τη βελτίωση των χαρακτηριστικών που έχουν να κάνουν με την απόκριση συχνότητας σε μεταβολές του φορτίου. |
| author2 |
Zafeirakis, Nikolaos |
| author_facet |
Zafeirakis, Nikolaos Ζαφειράκης, Νικόλαος |
| author |
Ζαφειράκης, Νικόλαος |
| author_sort |
Ζαφειράκης, Νικόλαος |
| title |
Διερεύνηση εφαρμογής εικονικής αδράνειας σε δίκτυο με μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ για στήριξη της συχνότητας |
| title_short |
Διερεύνηση εφαρμογής εικονικής αδράνειας σε δίκτυο με μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ για στήριξη της συχνότητας |
| title_full |
Διερεύνηση εφαρμογής εικονικής αδράνειας σε δίκτυο με μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ για στήριξη της συχνότητας |
| title_fullStr |
Διερεύνηση εφαρμογής εικονικής αδράνειας σε δίκτυο με μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ για στήριξη της συχνότητας |
| title_full_unstemmed |
Διερεύνηση εφαρμογής εικονικής αδράνειας σε δίκτυο με μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ για στήριξη της συχνότητας |
| title_sort |
διερεύνηση εφαρμογής εικονικής αδράνειας σε δίκτυο με μεγάλη διείσδυση απε για στήριξη της συχνότητας |
| publishDate |
2022 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/15755 |
| work_keys_str_mv |
AT zapheirakēsnikolaos diereunēsēepharmogēseikonikēsadraneiassediktyomemegalēdieisdysēapegiastērixētēssychnotētas AT zapheirakēsnikolaos investigationofvirtualinertiaapplicationinanetworkwithhighrespenetrationforfrequencysupport |
| _version_ |
1771297170527354880 |
| spelling |
nemertes-10889-157552022-09-05T06:57:39Z Διερεύνηση εφαρμογής εικονικής αδράνειας σε δίκτυο με μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ για στήριξη της συχνότητας Investigation of virtual inertia application in a network with high RES penetration for frequency support Ζαφειράκης, Νικόλαος Zafeirakis, Nikolaos Εικονική αδράνεια Συνθετική αδράνεια Αδρανειακή απόκριση Virtual inertia Synthetic inertia Inertial responce Η παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία διερευνά την βελτίωση της αδρανειακής απόκρισης δικτύων με αυξημένη διείσδυση ΑΠΕ, μέσω της αύξησης της συνολικής αδράνειάς τους, κάνοντας χρήση τεχνικών ελέγχου εικονικής αδράνειας. Η ολοένα αυξανόμενη διείσδυση μονάδων ΑΠΕ οδηγεί το δίκτυο να χάνει μεγάλος μέρος της αδράνειάς του. Οι μονάδες ΑΠΕ κατά κύριο λόγο δεν έχουν εγγενή αδράνεια όπως πχ. τα φωτοβολταϊκά πάρκα. Ακόμα και αυτές που έχουν, συνδέονται στο δίκτυο μέσω ενός μετατροπέα ισχύος ο οποίος τις απομπλέκει ηλεκτρικά από αυτό, και η εγγενής αδράνειά τους γίνεται “κρυμμένη” όπως πχ. στα αιολικά πάρκα. Συνεπώς, όταν οι μονάδες ΑΠΕ παίρνουν την θέση παραδοσιακών σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, οι οποίοι από την φύση τους έχουν μεγάλες τιμές αδράνειας, η συνολική αδράνεια του συστήματος ελαττώνεται. Για να λειτουργήσει ευσταθώς ένα ΣΗΕ, η παραγωγή πρέπει να είναι ίση με την κατανάλωση σε κάθε χρονική στιγμή, κάτι που αντικατοπτρίζεται στην συχνότητα. Όταν η συχνότητα μειώνεται από την ονομαστική της τιμή, αυτό υποδηλώνει ότι η κατανάλωση είναι μεγαλύτερη από την παραγωγή και αντίστροφα. Η βελτίωση της αδρανειακής απόκρισης είναι ζωτικής σημασίας για την ευστάθεια του δικτύου. Ο λόγος είναι ότι η αδράνεια του συστήματος είναι αυτή που κρατάει την ισορροπία μεταξύ παραγωγής και κατανάλωσης κατά την απότομη μεταβολή του φορτίου ή την απώλεια μιας μονάδας παραγωγής. Όταν κάτι τέτοιο συμβαίνει, η αδράνεια του συστήματος καλύπτει το πλεόνασμα ή το έλλειμα της παραγόμενης ενέργειας, δίνοντας πολύτιμο χρόνο για να δράσει το σύστημα ελέγχου συχνότητας του ΣΗΕ, και να επανέλθει σε ισορροπία η παραγωγή με την κατανάλωση. Αν αυτός ο χρόνος δεν είναι διαθέσιμος, τότε το σύστημα μπορεί να πέσει στην αστάθεια. Για να επιτραπεί μεγαλύτερη διείσδυση ΑΠΕ στα τωρινά ΣΗΕ και να επιτευχθούν οι στόχοι για μείωση των εκπομπών αερίου, η αύξηση της αδράνειας τους είναι μια από τις προτεραιότητες. Στόχος της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας είναι να αυξηθεί η συνολική αδράνεια ενός ΣΗΕ, με 25% διείσδυση ΑΠΕ (αιολική ενέργεια), για την βελτίωση της αδρανειακής απόκρισής του. Η μοντελοποίηση του ΣΗΕ έγινε στο Simscape Electrical του MATLAB/Simulink. Για την επίτευξη του σκοπού αυτού αναπτύχθηκε μια τεχνική ελέγχου εικονικής αδράνειας, για την εκμετάλλευση της “κρυμμένης” από το δίκτυο αδράνειας του αιολικού πάρκου, με στόχο τη βελτίωση των χαρακτηριστικών που έχουν να κάνουν με την απόκριση συχνότητας σε μεταβολές του φορτίου. This master thesis investigates the improvement of the inertial response of power systems with increased RES penetration through the increase of its total inertia using virtual inertia control techniques. The increasing penetration of RES units leads the grid to lose much of its inertia. RES units mainly do not have inherent inertia e.g. photovoltaic parks. Even those that do, they are connected to the power system through a power converter which decouples the unit electrically from the network, making this inherent inertia "hidden", e.g. wind farms. Therefore, when RES units replace traditional power plants, which by their nature have large amounts of inertia, the total inertia of the system is reduced. For a power system to operate stably, energy production must be always equal to consumption, and this is reflected in frequency. When the frequency is reduced from its nominal value, this indicates that the consumption is greater than the production and vice versa. Improving the inertia response is vital to network stability. The reason is that the inertia of the system keeps the balance between production and consumption during an abrupt change of load or loss of a production unit. When this happens, the system inertia covers the surplus or shortage of energy production, giving valuable time for the grid frequency control system to operate and make production equal to consumption. If this time is not available, then the system may fall into instability. To allow greater penetration of RES in the current power systems and achieve the goals set for reducing greenhouse gas emissions, increasing system inertia is one of the priorities. The aim of this master's thesis is to increase the total inertia of a power system, with 25% RES penetration (wind energy), in order to improve its inertia response. The power system was modeled using MATLAB/ Simulink's Simscape Electrical. To achieve this goal, a virtual inertia control scheme was developed, to take advantage of the wind farm's "hidden" inertia, in order to improve the frequency response characteristics to load changes. 2022-02-03T10:03:22Z 2022-02-03T10:03:22Z 2022-02-02 http://hdl.handle.net/10889/15755 gr application/pdf |
