Μελέτη επίδρασης της διείσδυσης των ηλεκτρικών οχημάτων στο σύστημαπαραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

Abstract

Τα ηλεκτρικά οχήματα αποτελούν στις μέρες μας έναν διαρκώς αναπτυσσόμενο κλάδο της τεχνολογίας.Η αναμενόμενη μαζική διείσδυση τους στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας δημιουργεί την ανάγκη μελέτης της επίδρασης τους στο σύστημα παραγωγής, λόγω του επιπρόσθετου φορτίου που απαιτεί η εξυπηρέτηση των ενεργειακών αναγκών τους για τις καθημερινές μετακινήσεις τους. Ο σκοπός της διπλωματικής αυτής εργασίας αρχικά είναι η ανάπτυξη αλγορίθμων οι οποίοι υπολογίζουν τις ενεργειακές ανάγκες ενός στόλου ηλεκτρικών οχημάτων.Αναπτύσσονται τρείς αλγόριθμοι για την φόρτιση των ηλεκτρικών οχημάτων των οποίων η διαφορά έγκειται στο προφίλ φόρτισης που ακολουθεί ο κάθε οδηγός: μη ελεγχόμενη φόρτιση,η οποία ξεκινά με την επιστροφή του οχήματος στο σπίτι μετά την τελευταία μετακίνηση, φόρτιση με διζωνικό τιμολόγιο, στην οποία το φορτίο των οχημάτων μεταφέρεται σε ώρες με χαμηλή ζήτηση και τέλος φόρτιση με μεγιστοποίηση της διείσδυσης των ΑΠΕ, λαμβάνοντας υπόψη τις ώρες υψηλής ζήτησης του δικτύου. Στο επόμενο στάδιο, οι αλγόριθμοι αυτοί εφαρμόζονται ,προκειμένου να βρεθεί η επίδραση που έχει η εισαγωγή των οχημάτων σε ένα πραγματικό δίκτυο.Υποθέτονται τρία σενάρια διείσδυσης ηλεκτρικών οχημάτων και υπολογίζεται η επίδραση τους, στο συνολικό κόστος τους συστήματος,στον προγραμματισμό των μονάδων, στους εκπεμπόμενους ρύπους από τις μονάδες παραγωγής.Η ανάπτυξη των αλγορίθμων γίνεται στο προγραμματιστικό περιβάλλον του Matlab. Στο πρώτο κεφάλαιο της εργασίας γίνεται μία ανασκόπηση της τεχνολογίας των ηλεκτρικών οχημάτων, των υποδομών φόρτισης τους και των προτύπων που έχουν δημιουργηθεί για την σύνδεση τους στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας.Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα εργαλεία προσδιορισμού ενεργειακών αναγκών των ηλεκτρικών οχημάτων και το εργαλείο μελέτης του ενεργειακού συστήματος.Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων στην λειτουργία του δικτύου, ανάλογα με την στρατηγική φόρτισης που έχει ακολουθηθεί.Στο τέταρτο και τελευταίο κεφάλαιο συγκρίνονται οι τρεις στρατηγικές φόρτισης και συνοψίζονται τα τελικά συμπεράσματα τα οπόια αφορούν την μελέτη της επίδρασης των ηλεκτρικών οχημάτων στο δίκτυο,όπως αυτά προέκυψαν από τα αποτελέσματα του προηγούμενου κεφαλαίου.

Electric vehicles nowadays constitute a constantly developing field of technology. Their expected mass penetration into the power grid leads to their analysis as long as this additional load added in order to serve the energy requirements for their daily trips, affects the operation of the network they belong. The purpose of this diploma thesis is at first to develop a model which calculates the energy requirements of a fleet of electric vehicles, by controlling their charging.Three algorithms concerning EV charging are presented.Their difference lies in the charging profiles followed by each driver: uncontrolled charging ,which begins after the last trip of the day, controlled dual tariff charging, in which the vehicle load is transported on low demand hours and finally res maximization penetration charging , which takes into account the daily peak, aiming to maximize the penetration of RES.Then, these algorithms are applied on a real urban distribution network in order to study the EV contribution in an electric power system.Three penetration levels are assumed to calculate the ev impact on the total system cost,the unit commitment and the pollutants emitted from the plants.The algorithms are developed in Matlab programming environment. The first chapter is an overview of the existing electric vehicles and their charging infrastructure technnologies, as well as standards that have been created for the ev connection to the electric power system.The second chapter presents the tools which determine the energy requirements of electric vehicles along with the tool analyzing the electric power system.In chapter three one can find the simulation results in the network operation, depending on the charging strategy.The final chapter compares the three strategies and summarizes the final conclusions concerning the effect of electric vehicles on the network, as obtained from the results of the previous chapter.