Διερεύνηση της συμμετοχής των ηλεκτρικών οχημάτων στην πρωτεύουσα ρύθμιση συχνότητας σε μη διασυνδεδεμένα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας

Abstract

Ο έλεγχος Vehicle to Grid (V2G) είναι μία στρατηγική που δυνητικά μπορεί να εφαρμόζεται σε σταθμούς φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων και έχει τη δυνατότητα να προσφέρει υπηρεσίες πρωτεύουσας ρύθμισης συχνότητας στο ηλεκτρικό δίκτυο. Στην παρούσα εργασία διερευνούμε τις επιπτώσεις από τη συμμετοχή των ηλεκτρικών οχημάτων στη ρύθμιση συχνότητας για μη διασυνδεδεμένα συστήματα, λαμβάνοντας υπ’ όψιν τόσο τις ανάγκες του δικτύου όσο και τις απαιτήσεις των χρηστών σχετικά με τη φόρτιση των οχημάτων τους. Όταν ένας χρήστης ηλεκτρικού οχήματος σταθμεύει και συνδέει το όχημά του στο δίκτυο, εξετάζονται δύο περιπτώσεις. Στην πρώτη, το όχημα είναι επαρκώς φορτισμένο κατά τον χρήστη και κατά συνέπεια δεν έχει την απαίτηση να το παραλάβει με υψηλότερη στάθμη φόρτισης (State of Charge - SOC). Η τεχνική ελέγχου Battery SOC Holder φροντίζει έτσι ώστε η ενέργεια της μπαταρίας να διατηρείται κοντά στην αρχική της τιμή ενώ παράλληλα την αξιοποιεί για ρύθμιση συχνότητας. Στην δεύτερη περίπτωση, το όχημα δεν είναι επαρκώς φορτισμένο και κατά συνέπεια ο χρήστης έχει την απαίτηση να το παραλάβει με υψηλότερη στάθμη φόρτισης. Εκεί εφαρμόζεται η τεχνική ελέγχου Charging with Frequency Regulation κατά την οποία το όχημα ρυθμίζει την ισχύ με την οποία φορτίζει υποστηρίζοντας κατά αυτόν τον τρόπο το δίκτυο. Διενεργούνται προσομοιώσεις σε ένα απλό, μη διασυνδεδεμένο ηλεκτρικό δίκτυο για διάφορες καταστάσεις λειτουργίας προκειμένου να δειχθεί η αποτελεσματικότητα των τεχνικών ελέγχου.

Vehicle to grid (V2G) control is a strategy that can be potentially applied in electric vehicle charging stations and can provide frequency regulation services for the power system. In this thesis it is investigated which are the consequences of the participation of electric vehicles in frequency regulation for decentralized systems, taking into consideration both the needs of the power system and the demands of EV users regarding the charging of their vehicles. When an EV user parks and plugs the vehicle in there are two particular cases that are examined. In the first case, the vehicle is sufficiently charged so the user does not demand to receive the vehicle with higher state of charge (SOC). The Battery SOC holder control strategy is applied to maintain the battery energy around its initial value along with adaptive frequency droop control. In the second case, the vehicle is not sufficiently charged, so the user demands to receive it with higher state of charge. Then, a charging method, called Charging with Frequency Regulation is applied in order to regulate the charging power in time, supporting in this way the power system. Simulations are conducted for a simple decentralized power system for various operation points in order to show the effectiveness of these control strategies.