Αποκεντρωμένη βέλτιστη κατανομή φορτίου μικροδίκτυου
Τα μεγάλα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας επιτυγχάνουν την οικονομική λειτουργία με τη χρήση κεντρικού ελέγχου. Εντούτοις, τα δίκτυα διανομής που εξελίσσονται σε μικροδίκτυα εκλείπουν τηλεπικοινωνιακού δικτύου, και ο κεντρικός έλεγχος δεν είναι εφικτός. Έχοντας ως κύριο άξονα τα κύρια χαρακτηριστικά...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2016
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/9708 |
| id |
nemertes-10889-9708 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Βέλτιστη κατανομή φορτίου Μικροδίκτυα Optimal power flow Microgrids 621.310 151 96 |
| spellingShingle |
Βέλτιστη κατανομή φορτίου Μικροδίκτυα Optimal power flow Microgrids 621.310 151 96 Ζωγράφου-Μπαρρέδο, Ναταλία-Μαρία Αποκεντρωμένη βέλτιστη κατανομή φορτίου μικροδίκτυου |
| description |
Τα μεγάλα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας επιτυγχάνουν την οικονομική λειτουργία με τη χρήση κεντρικού ελέγχου. Εντούτοις, τα δίκτυα διανομής που εξελίσσονται σε μικροδίκτυα εκλείπουν τηλεπικοινωνιακού δικτύου, και ο κεντρικός έλεγχος δεν είναι εφικτός. Έχοντας ως κύριο άξονα τα κύρια χαρακτηριστικά των μικροδικτύων, ο σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η δημιουργία μίας αποκεντρωμένης μεθόδου για την οικονομική λειτουργία ενός μικροδίκτυου.
Μία από τις πιο θεμελιώδεις λειτουργίες του ενεργειακού συστήματος είναι η οικονομική κατανομή φορτίου, η οποία επιλύεται διαρκώς κατά τη διάρκεια της ημέρας με κεντρικό τρόπο για τα μεγάλα ενεργειακά συστήματα. Ο σκοπός της οικονομικής κατανομής φορτίου είναι η ελαχιστοποίηση του κόστους λειτουργίας των γεννητριών, καθώς και άλλων φυσικών χαρακτηριστικών του ηλεκτρικού δικτύου. Ο συντονιστής του συστήματος είναι μία οντότητα με κεντρικό έλεγχο, που συλλέγει τις απαραίτητες πληροφορίες οι οποίες αφορούν τα φυσικά χαρακτηριστικά και τα κόστη των γεννητριών, την κατάσταση του φορτίου, και άλλες ηλεκτρικές παραμέτρους του δικτύου, ώστε να επιτευχθεί η επίλυση της βέλτιστης κατανομής φορτίου. Ωστόσο, διάφορες εξελίξεις στην ηλεκτρική βιομηχανία έχουν ωθήσει στο συμπέρασμα πως πρέπει να αλλάξει ο τρόπος με τον οποίο επιλύεται η οικονομική κατανομή φορτίου.
Αυτές οι εξελίξεις οφείλονται κυρίως στην αύξηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, στην εισαγωγή ηλεκτρικών αυτοκινήτων, σε νέες συσκευές αποθήκευσης ενέργειας, και άλλες παραμέτρους οι οποίες εισχωρούν στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας. Συνεπώς, είναι επιτακτική ανάγκη η εισαγωγή ευέλικτων τεχνολογικών στοιχείων και ο ανασχεδιασμός του ενεργειακού συστήματος. Επιπλέον, όσο αναπτύσσονται τα μικροδίκτυα, η ύπαρξη κεντρικού ελέγχου είναι ταυτόχρονα τόσο μη οικονομική όσο και μη πρακτική. Έτσι, μία αποκεντρωμένη μέθοδος για την οικονομική λειτουργία κρίνεται αναγκαία.
Σε αυτή την εργασία, προτείνεται μία μέθοδος επίλυσης της οικονομικής λειτουργίας η οποία μπορεί να εφαρμοστεί σε μικροδίκτυα. Εφόσον ο κεντρικός έλεγχος είναι ακριβός, προτείνεται ένας αλγόριθμος που να λειτουργεί αποκεντρωμένα. Η λογική που ακολουθείται είναι κάθε κόμβος του συστήματος να ανταλλάσσει πληροφορίες μόνο με τους γειτονικούς του. Κατά την επικοινωνία μεταξύ των κόμβων μοιράζεται πληροφορία η οποία αφορά την πραγματική ισχύ και τη γωνία τάσης του ζυγού. Η κατανομή φορτίου επιλύεται μέσω της επικοινωνίας μεταξύ των γειτονικών ζυγών του συστήματος, οι οποίοι έχουν μόνο τοπική γνώση των στοιχείων του συστήματος. Έτσι, οι συναρτήσεις κόστους της κάθε περιοχής παραμένουν γνωστές μόνο στον ίδιο τον παραγωγό, ιδιότητα θεμελιώδους σημασίας για την ελεύθερη αγορά ηλεκτρικής ενέργειας.
Για την επίλυση του αλγορίθμου επιλέχθηκε να χρησιμοποιηθεί η γλώσσα προγραμματισμού MATLAB. Στο τέλος της εργασίας, παρουσιάζονται σε παραλληλία τα αποτελέσματα της αποκεντρωμένης με εκείνα της κεντρικής μεθόδου, για την επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων του αποκεντρωμένου αλγορίθμου καθώς και την απόδειξη της αποδοτικότητας της προτεινόμενης μεθόδου. |
| author2 |
Βοβός, Παναγής |
| author_facet |
Βοβός, Παναγής Ζωγράφου-Μπαρρέδο, Ναταλία-Μαρία |
| format |
Thesis |
| author |
Ζωγράφου-Μπαρρέδο, Ναταλία-Μαρία |
| author_sort |
Ζωγράφου-Μπαρρέδο, Ναταλία-Μαρία |
| title |
Αποκεντρωμένη βέλτιστη κατανομή φορτίου μικροδίκτυου |
| title_short |
Αποκεντρωμένη βέλτιστη κατανομή φορτίου μικροδίκτυου |
| title_full |
Αποκεντρωμένη βέλτιστη κατανομή φορτίου μικροδίκτυου |
| title_fullStr |
Αποκεντρωμένη βέλτιστη κατανομή φορτίου μικροδίκτυου |
| title_full_unstemmed |
Αποκεντρωμένη βέλτιστη κατανομή φορτίου μικροδίκτυου |
| title_sort |
αποκεντρωμένη βέλτιστη κατανομή φορτίου μικροδίκτυου |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/9708 |
| work_keys_str_mv |
AT zōgraphoumparredonataliamaria apokentrōmenēbeltistēkatanomēphortioumikrodiktyou AT zōgraphoumparredonataliamaria distributedoptimalpowerflowformicrogrids |
| _version_ |
1771297250624929792 |
| spelling |
nemertes-10889-97082022-09-05T13:57:02Z Αποκεντρωμένη βέλτιστη κατανομή φορτίου μικροδίκτυου Distributed optimal power flow for microgrids Ζωγράφου-Μπαρρέδο, Ναταλία-Μαρία Βοβός, Παναγής Βοβός, Παναγής Αλεξανδρίδης, Αντώνιος Zografou-Barredo, Natalia-Maria Βέλτιστη κατανομή φορτίου Μικροδίκτυα Optimal power flow Microgrids 621.310 151 96 Τα μεγάλα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας επιτυγχάνουν την οικονομική λειτουργία με τη χρήση κεντρικού ελέγχου. Εντούτοις, τα δίκτυα διανομής που εξελίσσονται σε μικροδίκτυα εκλείπουν τηλεπικοινωνιακού δικτύου, και ο κεντρικός έλεγχος δεν είναι εφικτός. Έχοντας ως κύριο άξονα τα κύρια χαρακτηριστικά των μικροδικτύων, ο σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η δημιουργία μίας αποκεντρωμένης μεθόδου για την οικονομική λειτουργία ενός μικροδίκτυου. Μία από τις πιο θεμελιώδεις λειτουργίες του ενεργειακού συστήματος είναι η οικονομική κατανομή φορτίου, η οποία επιλύεται διαρκώς κατά τη διάρκεια της ημέρας με κεντρικό τρόπο για τα μεγάλα ενεργειακά συστήματα. Ο σκοπός της οικονομικής κατανομής φορτίου είναι η ελαχιστοποίηση του κόστους λειτουργίας των γεννητριών, καθώς και άλλων φυσικών χαρακτηριστικών του ηλεκτρικού δικτύου. Ο συντονιστής του συστήματος είναι μία οντότητα με κεντρικό έλεγχο, που συλλέγει τις απαραίτητες πληροφορίες οι οποίες αφορούν τα φυσικά χαρακτηριστικά και τα κόστη των γεννητριών, την κατάσταση του φορτίου, και άλλες ηλεκτρικές παραμέτρους του δικτύου, ώστε να επιτευχθεί η επίλυση της βέλτιστης κατανομής φορτίου. Ωστόσο, διάφορες εξελίξεις στην ηλεκτρική βιομηχανία έχουν ωθήσει στο συμπέρασμα πως πρέπει να αλλάξει ο τρόπος με τον οποίο επιλύεται η οικονομική κατανομή φορτίου. Αυτές οι εξελίξεις οφείλονται κυρίως στην αύξηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, στην εισαγωγή ηλεκτρικών αυτοκινήτων, σε νέες συσκευές αποθήκευσης ενέργειας, και άλλες παραμέτρους οι οποίες εισχωρούν στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας. Συνεπώς, είναι επιτακτική ανάγκη η εισαγωγή ευέλικτων τεχνολογικών στοιχείων και ο ανασχεδιασμός του ενεργειακού συστήματος. Επιπλέον, όσο αναπτύσσονται τα μικροδίκτυα, η ύπαρξη κεντρικού ελέγχου είναι ταυτόχρονα τόσο μη οικονομική όσο και μη πρακτική. Έτσι, μία αποκεντρωμένη μέθοδος για την οικονομική λειτουργία κρίνεται αναγκαία. Σε αυτή την εργασία, προτείνεται μία μέθοδος επίλυσης της οικονομικής λειτουργίας η οποία μπορεί να εφαρμοστεί σε μικροδίκτυα. Εφόσον ο κεντρικός έλεγχος είναι ακριβός, προτείνεται ένας αλγόριθμος που να λειτουργεί αποκεντρωμένα. Η λογική που ακολουθείται είναι κάθε κόμβος του συστήματος να ανταλλάσσει πληροφορίες μόνο με τους γειτονικούς του. Κατά την επικοινωνία μεταξύ των κόμβων μοιράζεται πληροφορία η οποία αφορά την πραγματική ισχύ και τη γωνία τάσης του ζυγού. Η κατανομή φορτίου επιλύεται μέσω της επικοινωνίας μεταξύ των γειτονικών ζυγών του συστήματος, οι οποίοι έχουν μόνο τοπική γνώση των στοιχείων του συστήματος. Έτσι, οι συναρτήσεις κόστους της κάθε περιοχής παραμένουν γνωστές μόνο στον ίδιο τον παραγωγό, ιδιότητα θεμελιώδους σημασίας για την ελεύθερη αγορά ηλεκτρικής ενέργειας. Για την επίλυση του αλγορίθμου επιλέχθηκε να χρησιμοποιηθεί η γλώσσα προγραμματισμού MATLAB. Στο τέλος της εργασίας, παρουσιάζονται σε παραλληλία τα αποτελέσματα της αποκεντρωμένης με εκείνα της κεντρικής μεθόδου, για την επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων του αποκεντρωμένου αλγορίθμου καθώς και την απόδειξη της αποδοτικότητας της προτεινόμενης μεθόδου. Large electric power systems achieve economic operation using central control. However, distribution networks evolving to microgrids lack of telecommunication network and central control is not applicable. Motivated by the characteristics of microgrids, the purpose of this project is to create a decentralized method for economic operation, without significant requirements for communication. One of the most important decision problems in power system operation is the economic load dispatch, which is constantly solved during the day, using a centralized method for large electric power systems. The purpose of the economic load dispatch problem is to minimize system-wide generator cost and other physical constraints of the power network. The system operator as a central control entity collects the needed information concerning the physical characteristics and cost of generators, the load forecast, and other electric network parameters in order to solve the optimal power flow problem. However, several developments made on the electric industry have led to the conclusion that the way the economic dispatch problem is solved should be changed. These developments are basically due to a rising number of renewable energy resources, electric vehicle charging stations, storage devices, and other components which are becoming part of the existing electric power system. Therefore, the matter of adding flexible energy technologies and designing integrated energy system solutions is of great importance. In addition, as microgrids develop, a central control is both expensive and impractical. Thus, a decentralized control method for economic operation is necessary. We suggest an economic operation method that will be applied on microgrids. Since central control is expensive, a decentralized method is proposed. The method followed in this project is that each node only shares information with its adjacent nodes, and the information each node has only derives from its adjacent nodes. The information shared between the nodes is the real power flow, and the voltage angle of the node. Economic dispatch is solved exclusively through communication between adjacent nodes, which only have local knowledge of the system. Thus, the cost functions of each electric region are kept unknown to the rest of the regions, which is a fundamental characteristic for the electric energy market. In order to simulate the suggested method, we chose to use the MATLAB platform. In the end, both results using the centralized and decentralized optimal power flow are shown, in order to confirm the results of the decentralized algorithm, as well as prove the efficiency of the proposed method. 2016-10-17T09:20:19Z 2016-10-17T09:20:19Z 2016-07 Thesis http://hdl.handle.net/10889/9708 gr 0 application/pdf |
