Βέλτιστη λειτουργία γραμμών διανομής ηλεκτρικής ενέργειας με υψηλή διείσδυση διεσπαρμένης αραγωγής

Μπαμπαρούτσης, Θεολόγος; Bamparoutsis, Theologos

dc.contributor.author	Μπαμπαρούτσης, Θεολόγος	el
dc.contributor.author	Bamparoutsis, Theologos	en
dc.date.accessioned	2015-09-03T11:09:01Z
dc.date.available	2015-09-03T11:09:01Z
dc.date.issued	2015-09-03
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/41172
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.11478
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Διεσπαρμένη παραγωγή	el
dc.subject	Δίκτυα διανομής ενέργειας	el
dc.subject	Βέλτιστη ροή ισχύος	el
dc.subject	Βελτιστοποίηση	el
dc.subject	Αποθηκευτική μονάδα	el
dc.subject	Grids	en
dc.subject	Optimal power flow	en
dc.subject	Storage unit	el
dc.subject	Dispersed production	el
dc.subject	Optimization	el
dc.title	Βέλτιστη λειτουργία γραμμών διανομής ηλεκτρικής ενέργειας με υψηλή διείσδυση διεσπαρμένης αραγωγής	el
heal.type	bachelorThesis
heal.generalDescription	Η εργασία αυτή υλοποιήθηκε στα πλαίσια του ερευνητικού προγράμματος SUSTAINABLE	el
heal.classification	Optimization	el
heal.classificationURI	http://skos.um.es/unescothes/C02848
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-03-23
heal.abstract	The development of distributed generation (based on renewable energy), energy storage technologies implemented on low and medium voltage grid, as well as telemetry systems and smart meters, resulted in the transition of modern power distribution systems from passive to "active" or "smart" grids. The need for a central distribution management scheme which incorporates control and communication systems, enabling the network operator to have an overall supervision of the grid and to coordinate effectively the devices on it, is of utmost importance.The main purpose of this paper is the development of a robust optimization software, capable of modeling any distribution power network and optimizing its operation for the next 24 hours. Initially, all different control methods implemented on distribution networks are described, varying from the local control of any device, to the centralized and coordinated control of the grid. Moreover, the advantages of this control scheme are presented in detail. The thesis refers to the positive and negative effects of distributed generation, storage devices and voltage regulators to the grid, as well as to the mathematical challenges that arise from the optimization of electrical power systems.Next, the mathematical model developed in order to simulate the distribution networks is analyzed, as well as the details concerning the design of the multi-objective optimization problem. Specifically, there are eight different objective functions, for which user selects the weight factors he desires. The optimization problem includes linear and quadratic constraints, referring to the thermal limit of the lines, the voltage limits for every node, the characteristics of each DG unit inverter, as well as constraints which describe the operation of the remaining devices.Moreover, the proposed algorithm is tested on a standard distribution network, and specifically, it is compared to the conventional voltage regulation method. Six different indices (KPI’s) were used to quantify the improvement in smart-grid scenario, for daily and annual operation, while a variety of other networks are used as case studies in order to illustrate the remaining beneficial characteristics of the algorithm. Finally, simulations of all models, as well as the necessary calculations, are all implemented in Matlab, whereas the software used for the optimization is IBM’s CPLEX.	en
heal.abstract	Η ανάπτυξη της διεσπαρμένης παραγωγής (κυρίως μέσω των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας), των συσκευών αποθήκευσης στα δίκτυα μέσης και χαμηλής τάσης καθώς και των συστημάτων τηλεμέτρησης και των έξυπνων μετρητών, έχει ως αποτέλεσμα τα σημερινά δίκτυα διανομής να βρίσκονται σε κατάσταση μετάβασης από παθητικά σε «ενεργητικά» ή «ευφυή» δίκτυα διανομής. Είναι πρόδηλη λοιπόν, η ανάγκη ύπαρξης ενός κεντρικού συστήματος το οποίο διαθέτει μηχανισμούς ελέγχου και επικοινωνίας, τέτοιους ώστε ο διαχειριστής του δικτύου να μπορεί να έχει συνολική εποπτεία και να μπορεί να ελέγχει συντονισμένα όλες τις συσκευές σε αυτό. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου λογισμικού, ικανού να προσομοιώσει ένα οποιοδήποτε δίκτυο διανομής και να δώσει σαν αποτέλεσμα την βέλτιστη λειτουργία του για τις επόμενες 24 ώρες. Αρχικά, περιγράφονται τα διαφορετικά είδη ελέγχου που εφαρμόζονται στα δίκτυα διανομής, από τον τοπικό έλεγχο κάθε συσκευής μέχρι τον κεντρικά συντονισμένο έλεγχο του συνολικού δικτύου. Επιπλέον, παραθέτονται και αναλύονται τα πλεονεκτήματα του ελέγχου αυτού. Γίνεται αναφορά στα θετικά και αρνητικά χαρακτηριστικά της διεσπαρμένης παραγωγής, των συσκευών αποθήκευσης και των ρυθμιστών τάσης, καθώς και στις μαθηματικές προκλήσεις που παρουσιάζει η βελτιστοποίηση των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Στην συνέχεια αναλύεται το μαθηματικό μοντέλο που αναπτύχθηκε για την αναπαράσταση των δικτύων καθώς και οι λεπτομέρειες σχεδίασης του πολυαντικειμενικού προβλήματος βελτιστοποίησης προς επίλυση. Συγκεκριμένα, υπάρχουν οκτώ διαφορετικές αντικειμενικές συναρτήσεις για τις οποίες ο χρήστης επιλέγει τα αντίστοιχα βάρη που επιθυμεί. Το πρόβλημα βελτιστοποίησης διαθέτει γραμμικούς και τετραγωνικούς περιορισμούς, αναφορικά με το θερμικό όριο των γραμμών, τα όρια της τάσης κάθε κόμβου, τα χαρακτηριστικά των αντιστροφέων κάθε μονάδας διεσπαρμένης παραγωγής καθώς και περιορισμούς που διέπουν την λειτουργία των λοιπών συσκευών. Επιπλέον, ο αλγόριθμος εφαρμόζεται σε πρότυπο δίκτυο, και συγκεκριμένα συγκρίνεται με την κλασσική μέθοδο ρύθμισης της τάσης. Έξι διαφορετικοί δείκτες (KPI's) χρησιμοποιήθηκαν για την ποσοτικοποίηση των οφελών του, για ημερήσια και ετήσια λειτουργία, ενώ στην συνέχεια για την ανάδειξη των λεπτομερειών του, αναφέρονται ξεχωριστές περιπτώσεις δικτύων. Τέλος, για την μοντελοποίηση των εξισώσεων, καθώς και των απαιτούμενων υπολογισμών έγινε χρήση του λογισμικού MATLAB, ενώ η ίδια η βελτιστοποίηση πραγματοποιήθηκε μέσω του CPLEX της IBM.	el
heal.advisorName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Χατζηαργυρίου, Νίκος	el
heal.committeeMemberName	Κορρές, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	218 σ.
heal.fullTextAvailability	true