Λειτουργία και έλεγχος αυτόνομου συστήματος με διεσπαρμένη παραγωγή και αποθήκευση ενέργειας

Δέτσης, Γεώργιος; Detsis, Georgios

dc.contributor.author	Δέτσης, Γεώργιος	el
dc.contributor.author	Detsis, Georgios	en
dc.date.accessioned	2019-07-24T08:20:19Z
dc.date.available	2019-07-24T08:20:19Z
dc.date.issued	2019-07-24
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49135
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16558
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αυτόνομα συστήματα	el
dc.subject	Κεντρικός έλεγχος	el
dc.subject	Διεσπαρμένη παραγωγή	el
dc.subject	Μονάδα αποθήκευσης ενέργειας	el
dc.subject	Μονάδα αφαλάτωσης	el
dc.subject	Οικονομική αξιολόγηση	el
dc.subject	Autonomous grids	en
dc.subject	Central controller	en
dc.subject	Dispersed generation	en
dc.subject	Energy storage systems	en
dc.subject	Desalination plants	en
dc.subject	Economic assessment	en
dc.title	Λειτουργία και έλεγχος αυτόνομου συστήματος με διεσπαρμένη παραγωγή και αποθήκευση ενέργειας	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ενέργεια	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-03-22
heal.abstract	Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και η ανάλυση της λειτουργίας ενός αυτόνομου συστήματος με ένταξη ΑΠΕ, διατηρώντας τα κριτήρια λειτουργίας του δικτύου και των κατανεμόμενων μονάδων. Περιγράφονται οι μονάδες παραγωγής και τα υπόλοιπα στοιχεία του εξοπλισμού που αποτελούν ένα αυτόνομο δίκτυο, τεχνολογίες και τεχνικά χαρακτηριστικά μονάδων αποθήκευσης ενέργειας που χρησιμοποιούνται για τη διαχείριση της μεταβαλλόμενης παραγωγής των ΑΠΕ, όπως επίσης μέθοδοι και τεχνικές ελέγχου του δικτύου. Επιπλέον, αναλύονται βασικά κριτήρια και απαιτήσεις της λειτουργίας αυτόνομων δικτύων ως προς τον έλεγχο της τάσης, της συχνότητας και τις παρεχόμενες επικουρικές υπηρεσίες. Ο κεντρικός ελεγκτής του συστήματος που αναπτύσσεται πραγματοποιεί ένταξη και απένταξη ελεγχόμενων φορτίων στο δίκτυο, αποστολή ανώτατου επιπέδου παραγωγής στις ΑΠΕ και διαχείριση της μονάδας αποθήκευσης ενέργειας με συσσωρευτές, προκειμένου να τηρούνται τα κριτήρια λειτουργίας του αυτόνομου συστήματος ως προς την εξασφάλιση της απαραίτητης στρεφόμενης εφεδρείας και την τήρηση των ορίων των τεχνικών ελαχίστων των συμβατικών μονάδων παραγωγής. Η προσομοίωση της λειτουργίας του κεντρικού ελεγκτή του συστήματος πραγματοποιείται στο MATLAB για τρία διαφορετικά σενάρια παραγωγής των ΑΠΕ, της ζήτησης των συμβατικών φορτίων και της μονάδας αφαλάτωσης που λαμβάνεται υπόψιν ότι είναι εγκατεστημένη στο δίκτυο. Προκειμένου να γίνει προσαρμογή του κεντρικού ελεγκτή του συστήματος για την εφαρμογή της μεθόδου σε προσομοιωμένες συνθήκες λειτουργίας του δικτύου, το πρόγραμμα ελέγχου τροποποιείται κατάλληλα, τα δεδομένα της παραγωγής των ΑΠΕ και της ζήτησης εντάσσονται υπό τη μορφή χρονοσειρών ανταποκρινόμενα στην ημερήσια λειτουργία του συστήματος και το πρόγραμμα ελέγχου διαμορφώνεται ώστε να βασίζεται στις μετρήσεις που λαμβάνονται από τον ψηφιακό προσομοιωτή πραγματικού χρόνου. Η ένταξη της μονάδας αποθήκευσης ενέργειας γίνεται ώστε να παρέχεται πρωτεύουσα ρύθμιση συχνότητας, ρύθμιση της τάσης στον κόμβο σύνδεσής της στο δίκτυο και η τήρηση των ορίων λειτουργίας των συμβατικών μονάδων παραγωγής. Επιπλέον, γίνεται οικονομική αξιολόγηση του συστήματος υπολογίζοντας τα ετήσια έξοδα των συμβατικών μονάδων παραγωγής, των ΑΠΕ, της μονάδας αποθήκευσης ενέργειας και της μονάδας αφαλάτωσης και γίνεται εκτίμηση της εξοικονόμησης που επέρχεται κατά την 25ετή διάρκεια λειτουργίας του συστήματος με την ένταξη μη συμβατικών μονάδων παραγωγής στο δίκτυο.	el
heal.abstract	The main purpose of this thesis is the study and operation analysis of an autonomous grid with increased dispersed generation and the development of the central controller of the system, which preserves the low load conditions of the synchronous diesel generators and the dynamic restrictions of the system, regarding the spinning reserve. The power plants, energy storage systems and the equipment of autonomous grid are described as well as the methods and control technics which can be applied. Furthermore, technical details of energy storage systems consisted of batteries are mentioned and the basic criteria and requirements of the control in non-interconnected systems as far as the voltage and frequency regulation and the provided ancillary services are concerned. The developed algorithm of the central controller regulates the load of the system by activating and deactivating controllable loads, curtails the injected produced power of the RES into the grid with appropriate set point imposition during excess power production and controls the active and reactive power of the energy storage system, in order to preserve in each case, the technical minimum load of the synchronous generators and the spinning reserve of the system. The simulation is being developed in MATLAB, where three different scenarios are implemented as for the production of renewable energy sources, the conventional demand and the load of the desalination plant which is installed in the grid, providing a first supervisory control of the developed algorithm. In order to implement the central control in simulated grid conditions applying control hardware in the loop in RTDS® the initial data regarding the RES production and the demand are inserted as timeseries into the simulated grid and each algorithm of the control method is developed in OCTAVE; adapted in order to receive measurements of the power production, demand, frequency and voltage. Also, the operation and control of an energy storage system is developed stabilizing the state of charge of batteries, providing voltage regulation, primary frequency response and preserving the spinning reserve as well as the low load condition of diesel gensets. An economic assessment of the system is conducted as well, in order to estimate the annual expenses of the conventional power plants, renewable energy sources, the energy storage system and the desalination plant of the autonomous grid as well as the estimated savings which are occurred for a timescale of 25-year continuous operation with the integration of nonconventional power plants into the grid.	en
heal.advisorName	Χατζηαργυρίου, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Κορρές, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Γεωργιλάκης, Παύλος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	160 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true