Optimal placement of sectionalizing switches in distribution network with presence of renewable energy resources

This paper deals with the assessment of DC components generated by renewable energy resources with inverter-based interconnection system to the electric grid. DC injection is a critical issue related to power quality of distribution network systems with high penetration of inverter-based interconnection systems. This type of interface systems may improve the performance of the electric generation unit and affect positively or negatively the power quality of the distribution network depending on the proper or improper designation. The investigation of the various causes of DC components and the analytical assessment of their maximum levels are crucial for the proper operation of inverter-based interface systems and the limitation of DC injection. A method based on analytical calculations using a computer software has been implemented for the assessment of DC components contained on an inverter's output voltage when even harmonics are present on the network voltage. Moreover, a simulation package was used to demonstrate the existence of DC components under various conditions. It was proved by the current analysis that the amounts of DC components generated when even harmonics are present on the network voltage can be high under abnormalities on the power grid but they are not considerable under normal operating conditions.

Download Full-text

Βέλτιστη διαστασιολόγηση μονάδων διανεμημένης παραγωγής στα δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας

10.12681/eadd/48531 ◽

2020 ◽

Author(s):

Πασχάλης Γκαϊδατζής

Keyword(s):

Renewable Energy ◽

Distributed Generation ◽

Power Flow ◽

Distribution Network ◽

Energy Resources ◽

Renewable Energy Resources

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται το ζήτημα της βέλτιστης τοποθέτησης και διαστασιολόγησης Μονάδων Διανεμημένης Παραγωγής (ΜΔΠ - Distributed Generation Units-DG units) προς εγκατάσταση σε ένα Δίκτυο Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΔΔΗΕ - Distribution Network-DN). Ως αντικειμενικός στόχος έχει τεθεί η μείωση απωλειών ενός ΔΔΗΕ. Αρχικά, παρουσιάζεται το πρόβλημα και η μαθηματική του μοντελοποίηση. Βάσει βιβλιογραφικής ανασκόπησης, γίνεται συγκριτική μελέτη διαφόρων πρακτικών που έχουν χρησιμοποιηθεί μέχρι τώρα, αναλυτικών, ευριστικών και μεταευριστικών, και αναδεικνύεται η πλέον κατάλληλη ως προτεινόμενη για την επίλυση του προβλήματος, όπως το τελευταίο περιγράφεται και στοιχειοθετείται στη παρούσα διατριβή. Αναφορικά με τη μοντελοποίηση των ΜΔΠ, αρχικά γίνεται η παραδοχή πως είναι ικανές μόνο για έγχυση ενεργού ισχύος, ενώ αργότερα δύνανται τη διαχείριση τόσο της ενεργού, όσο και της αέργου ισχύος στην έξοδό τους. Ακόμη, παρουσιάζεται το πρόβλημα Αντίστροφης Ροής Ισχύος (ΑΡΙ - Reverse Power flow-RPF) και ενσωματώνεται στη προτεινόμενη μέθοδο. Εξετάζεται επίσης και η επίδραση της μεταβλητότητας φορτίου στην επίλυση του εν λόγω προβλήματος. Στην πορεία εισάγεται και η έννοια των Παραγόντων Ικανότητας (ΠΙ - Capacity Factors-CFs) των Μονάδων Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΜΑΠΕ - Renewable Energy Resources-RES units) στην προτεινόμενη μέθοδο, ως ένας τρόπος να ενσωματωθούν τα γεωγραφικά χαρακτηριστικά και οι καιρικές συνθήκες που επικρατούν στην περιοχή που βρίσκεται το ΔΔΗΕ προς μελέτη. Το πρόβλημα τέλος επεκτείνεται κατά τη διάσταση του χρόνου προκειμένου να ληφθεί υπόψιν η χρονική μεταβολή του φορτίου, όπως και της παραγωγής των ΜΔΠ, οπότε και από τη γενικευμένη έννοια των ΜΔΠ γίνεται μετασχηματισμός σε αυτή των ΜΑΠΕ, μεταβαίνοντας με αυτόν τον τρόπο σε ολοένα και πιο ρεαλιστικές συνθήκες προσομοίωσης. Η προτεινόμενη μέθοδος, δοκιμάστηκε σε πρότυπες τοπολογίες δοκιμαστικών ΔΔΗΕ από τη διεθνή βιβλιογραφία, όπως τα δοκιμαστικά ΔΔΗΕ των 33, 69, 30 και 118 ζυγών. Μέσω των προσομοιώσεων που εκτελέστηκαν, αναδείχθηκαν ωφέλιμα συμπεράσματα, τόσο για το στρατηγικό σχεδιασμό τοποθέτησης και διαστασιολόγησης ΜΔΠ, ή πιο συγκεκριμένα ΜΑΠΕ, για τη βέλτιστη διείσδυση τους σε ένα ΔΔΗΕ, όσο και για την ίδια τη διαδικασία επίλυσης και περαιτέρω βελτίωσής της. Ακόμη, διαπιστώνεται πως για ένα επιτρεπόμενο ποσοστό ΑΡΙ, δεν ανατρέπεται το όφελος στη μείωση απωλειών από τη διείσδυση ΔΠ, ενώ με η επίδραση μεταβλητότητας φορτίου αναδεικνύει το σημαίνοντα ρόλο κάποιο ζυγών στα υπό εξέταση ΔΔΗΕ.

Download Full-text