Η Επιρροή του Φορτίου Εικονικών Σταθμών Παραγωγής στην Πρωτεύουσα Ρύθμιση Φορτίου - Συχνότητας

Abstract

Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, μελετάται ο τρόπος με τον οποίο το φορτίο, που συγκεντρώνεται και συντονίζεται από έναν Εικονικό Σταθμό Παραγωγής (ΕιΣΠ), συμμετέχει στην πρωτεύουσα ρύθμιση φορτίου - συχνότητας και εξετάζονται τα πιθανά οφέλη από αυτή τη συγκέντρωση. Πιο συγκεκριμένα, μελετάται και αναπτύσσεται το μοντέλο των ωμικών θερμοστατικών φορτίων, που ελέγχονται από PID ελεγκτές θερμοκρασίας και αναλύεται η σημασία της αυτορρύθμισης του φορτίου. Για την πραγματοποίηση της μελέτης αυτής, μοντελοποιείται σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας στο περιβάλλον Simulink του λογισμικού Matlab, η αναπαράσταση του οποίου γίνεται σύμφωνα με το μοντέλο ισχύος - ροπής ενός ζυγού. Συγκεκριμένα, εξετάζεται η επίδραση ορισμένων παραμέτρων στη συμμετοχή του φορτίου στην πρωτεύουσα ρύθμιση φορτίου - συχνότητας. Οι παράμετροι αυτές είναι η σχέση ΕιΣΠ - υπολοίπου συστήματος, η αδράνεια του συστήματος, το μέγεθος και το κέρδος ρύθμισης του ελεγχόμενου θερμοστατικού φορτίου του ΕιΣΠ και ο συντελεστής αυτορρύθμισης του φορτίου του ΕιΣΠ. Παρουσιάζεται, επίσης, η περίπτωση στην οποία το σύστημα βρίσκεται σε κατάσταση υψηλής φόρτισης και παράλληλα η εφεδρεία πρωτεύουσας ρύθμισης βρίσκεται σε χαμηλά επίπεδα. Η διαταραχή που διεξάγεται συνίσταται σε βηματική αύξηση του φορτίου μία ορισμένη χρονική στιγμή με σκοπό να παρατηρηθεί η απόκριση της συχνότητας και η μεταβολή της ισχύος του φορτίου του ΕιΣΠ.

This thesis examines the way electric loads contribute to primary load - frequency control when they are aggregated and coordinated by a Virtual Power Plant (VPP) and the potential benefits that arise from such an aggregation. Especially, the model of a purely resistive PID controlled Thermostatically Controlled Load (TCL) is studied and developed and also the significance of load self-regulation is analyzed. For this study, a model of a power system is developed in Matlab/Simulink environment, the representation of which is implemented according to the single-bus system. Specifically, the effect of certain parameters in primary load - frequency control is examined. These parameters are the size proportion between the VPP and the rest of the system, the system inertia, the size and the primary regulation gain of the controllable VPP TCL and the VPP load self-regulation. The scenario of high loading conditions and low primary control reserves is also presented. The disturbance that takes place is a step load increase so as the frequency response and the VPP load power variation to be observed.