Αναλυτικές μέθοδοι βέλτιστης τοποθέτησης μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής σε δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας

Abstract

Η απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας και η συμφόρηση των γραμμών μεταφοράς έχουν προκαλέσει αυξημένο ενδιαφέρον για τις τεχνολογίες διεσπαρμένης παραγωγής. Η κατάλληλη τοποθέτηση των μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής στα δίκτυα διανομής είναι απαραίτητη προϋπόθεση προκειμένου να μεγιστοποιηθούν τα οφέλη που προκύπτουν από την ένταξή τους σε αυτά. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η βέλτιστη τοποθέτηση μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής μοναδιαίου συντελεστή ισχύος σε δίκτυα διανομής, με κριτήριο την ελαχιστοποίηση των απωλειών ενεργού ισχύος. Για την αντιμετώπιση του ζητήματος παρουσιάζονται ξεχωριστές αναλυτικές μέθοδοι για τα ακτινικά και τα βροχοειδή δίκτυα διανομής, αντίστοιχα. Η ανάλυση στα ακτινικά δίκτυα διανομής γίνεται με τη χρήση του μοντέλου του διανεμημένου φορτίου, ενώ στα βροχοειδή δίκτυα διανομής βασίζεται στον πίνακα αγωγιμότητων και στα στοιχεία των ζυγών. Επιπλέον, διερευνάται η επίδραση της βέλτιστης τοποθέτησης των μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής στο προφίλ των τάσεων των δικτύων. Στην παρούσα εργασία, αναπτύχθηκε λογισμικό με γραφικό περιβάλλον (GUI) σε περιβάλλον MATLAB, το οποίο επιλύει τα ανωτέρω προβλήματα βέλτιστης τοποθέτησης μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής σε ακτινικά και βροχοειδή δίκτυα διανομής. Το λογισμικό αυτό χρησιμοποιήθηκε για την επίλυση του προβλήματος της βέλτιστης τοποθέτησης μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής : (α) σε ακτινικό δίκτυο διανομής 11 ζυγών κάτω από τέσσερις διαφορετικές συνθήκες φόρτισης, και (β) στα πρότυπα βροχοειδή δίκτυα 5, 6, 14, 30 και 57 ζυγών της ΙΕΕΕ και σε τροποποιημένες εκδοχές τους. Για την επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων των αναλυτικών μεθόδων χρησιμοποιήθηκε η κλασσική μέθοδος προσομοίωσης με ροές φορτίου.

Power system deregulation and the shortage of transmission capacities have led to increased interest in distributed generation technologies. Proper location of distributed generation sources in power distribution systems is important for obtaining their maximum potential benefits. The scope of this thesis is the optimal placement of distributed generation sources with unity power factor in power distribution systems, in order to achieve minimum active power losses. Analytical approaches are presented for both radial and meshed networks. Distributed load model is used for radial feeders analysis, while the proposed method for meshed systems is based on bus admittance matrix and load and generation data of the buses. Additionally, the impact of distributed generation allocation on bus voltage profile is examined. In the present diploma thesis, software with graphical user interface (GUI) was developed, under MATLAB environment. The software solves the above distributed generation placement problems in both radial and meshed networks. This software was used for the solution of the optimal distributed generation problem : (a) in an 11-bus radial feeder under four different types of loading, and (b) in IEEE 5, 6, 14, 30 and 57-bus meshed test systems and their modified versions. A classical power flow algorithm was used in order to verify the validity of the results obtained from the implementation of the proposed approaches.