Βέλτιστη Τοποθέτηση και Διαστασιολόγηση Μονάδων Διεσπαρμένης Παραγωγής με τη Χρήση του Αλγόριθμου Τεχνητής Αποικίας Μελισσών

Abstract

Η απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας, η συμφόρηση των γραμμών μεταφοράς και οι εξελίξεις στις τεχνολογίες των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας έχουν συντελέσει στην αυξανόμενη διείσδυση μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής (ΜΔΠ) στα δίκτυα διανομής. Η σωστή τοποθέτηση των ΜΔΠ συνδυάζει λειτουργικά, οικονομικά και περιβαλλοντικά πλεονεκτήματα, επιτυγχάνοντας ελαχιστοποίηση των συνολικών απωλειών ενεργού ισχύος, ανύψωση της τάσης, αύξηση της αξιοπιστίας του δικτύου, μείωση της συχνότητας αναβάθμισης του δικτύου και της ανάγκης εγκατάστασης νέων κεντρικών σταθμών. Αντικείμενο της διπλωματικής εργασίας είναι ο υπολογισμός της βέλτιστης θέσης, του βέλτιστου μεγέθους και του βέλτιστου συντελεστή ισχύος (ΣΙ) των μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής σε ακτινικά δίκτυα διανομής, μέσω της χρήσης του αλγόριθμου τεχνητής αποικίας μελισσών, με κριτήριο είτε την ελαχιστοποίηση των απωλειών ενεργού ισχύος στο δίκτυο είτε τη μεγιστοποίηση του οικονομικού κινήτρου του διαχειριστή του δικτύου. Ο αλγόριθμος τεχνητής αποικίας μελισσών είναι ένας νέος μεθευρετικός αλγόριθμος, βασισμένος στην ευφυή συμπεριφορά που παρουσιάζουν οι μέλισσες σε μια κυψέλη κατά την αναζήτηση τροφής, Είναι απλός και ευέλικτος, καθώς έχει μόνο τρεις παραμέτρους ελέγχου που προκαθορίζονται από το χρήστη, παράγει πληθυσμό λύσεων προς αναζήτηση της βέλτιστης λύσης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επίλυση μη γραμμικών προβλημάτων βελτιστοποίησης. Στο πλαίσιο της εργασίας υλοποιήθηκε αλγόριθμος σε περιβάλλον MATLAB για τον υπολογισμό της βέλτιστης τοποθέτησης και μεγέθους μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής. Αναπτύχθηκε γραφικό περιβάλλον (GUI) για καλύτερη και ευκολότερη εφαρμογή του προγράμματος από το χρήστη. Ο αλγόριθμος εφαρμόστηκε σε δίκτυα διανομής 4, 15, 33 και 69 ζυγών για διάφορες περιπτώσεις, λαμβάνοντας υπόψη κάθε φορά συγκεκριμένους περιορισμούς. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν για κάθε περίπτωση παρουσιάζονται σε αυτή την εργασία και εξάγονται τα αντίστοιχα συμπεράσματα.

Liberalization of electricity markets, the shortage of transmission capacity and the development of renewable energy technologies contribute to the increasing penetration of distributed generation units (DG-units) in distribution networks. The proper DG-unit application combines functional, economic and environmental advantages, achieving reduction of total system real power loss, voltage improvement, increased reliability, deferral of network’s upgrades and new central generator units’ establishments. The scope of this thesis is the calculation of the optimal placement, sizing and power factor of distributed generation in radial distribution systems, by the utilization of artificial bee colony (ABC) algorithm. The aim of the optimization problem can be either the minimization of total system real power loss or the maximization of the financial incentive. The artificial bee colony algorithm is a new metaheuristic, population-based optimization algorithm, inspired by the intelligent foraging behavior of honeybee swarm. The artificial bee colony algorithm is simple and flexible, as it has only three control parameters to be tuned, and can be used for solving nonlinear optimization problems. In this thesis, an algorithm was implemented using the MATLAB environment for calculating the optimal size, power factor and location of distributed generation. There was also a graphical user interface (GUI) developed in order to make the program user-friendly. The algorithm was applied to 4, 15, 33, 69-bus radial distribution systems, for different test cases, assuming various restrictions in each case. The obtained results are presented in this thesis and the corresponding conclusions are drawn.