Ενσωμάτωση και διαχείριση της φωτοβολταϊκής παραγωγής σε δίκτυα χαμηλής τάσης

Abstract

H Ευρωπαϊκή Ένωση προσπαθώντας να περιορίσει σύγχρονα περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως το φαινόμενο της κλιματικής αλλαγής έχει θεσπίσει μέτρα που στοχεύουν στην μείωση των εκπεμπόμενων ρύπων μέσα από την περαιτέρω διείσδυση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ) και ηλεκτρικών οχημάτων. Ωστόσο, η αδυναμία ελέγχου της παραγωγής των ΑΠΕ και η ραγδαία αύξηση της ζήτησης από την διείσδυση των ηλεκτρικών οχημάτων θα μπορούσαν να προκαλέσουν σημαντικά προβλήματα στο δίκτυο διανομής ηλεκτρικής ενέργειας όπως ενεργειακή συμφόρηση αντίστροφη ροή ισχύος και παραβιάσεις των ορίων στην τάση Η αποφυγή αυτών των επιζήμιων καταστάσεων μπορεί να επιτευχθεί με την χρήση συστημάτων ενεργειακής διαχείρισης Μέσω των συστημάτων ενεργειακής διαχείρισης δύναται να εξισορροπηθεί η διαφορά μεταξύ παραγωγής και ζήτησης και να διευκολυνθεί σημαντικά η περαιτέρω διείσδυση των ΑΠΕ. Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναπτύσσεται ένα σύστημα διαχείρισης ενέργειας για μια οικία που είναι εξοπλισμένη με φωτοβολταϊκό και μπαταρία Το προτεινόμενο σύστημα βελτιστοποιεί την λειτουργία τόσο της μπαταρίας όσο και των ευέλικτων συσκευών δηλαδή συσκευών όπου μπορούν να προγραμματιστούν οι ώρες λειτουργίας τους. Στόχος της ανάλυσης είναι να εξετάσει και να συγκρίνει 5 διαφορετικές προσεγγίσεις βελτιστοποίησης. Η 1η προσέγγιση επιδιώκει την μεγιστοποίηση της ενεργειακής αυτονομίας του σπιτιού Η 2η προσέγγιση στοχεύει σ την ελαχιστοποίηση του οικιακού κόστους ηλεκτρικής ενέργειας ενώ η 3η συνδυάζει την ελαχιστοποίηση του κόστους με την εξομάλυνση των αιχμών ζήτησης Αυτές οι τρεις προσεγγίσεις είναι και οι κύριοι στόχοι που ορίζονται στην βιβλιογραφία σε οικιακά συστήματα ενεργειακής διαχείρισης, οι οποίες όμως δεν περιορίζουν την εξαγόμενη ισχύ και τις αρνητικές συνέπειες της στο δίκτυο. Σε μια προσπάθεια μετριασμού της εξαγόμενης ισχύος η παρούσα εργασία προτείνει την 4η προσέγγιση που ελαχιστοποιεί το κόστος περιορίζοντας τις αιχμές τόσο της εισαγόμενης όσο και εξαγόμενης ισχύος στο δίκτυο και την 5η προσέγγιση που ελαχιστοποιεί τις ανταλλαγές ισχύος με το δίκτυο. Η υλοποίηση της μεθοδολογίας πραγματοποιήθηκε σε μαθηματικό προγραμματισμό με την χρήση του λογισμικού GAMS Τα αποτελέσματα που προκύπτουν από κάθε προσέγγιση αξιολογούνται σε οικονομικό επίπεδο και σε επίπεδο ενεργειακής αυτονομίας. Τέλος, ο αντίκτυπος κάθε προσέγγισης στις απώλειες και στην τάση του δικτύου μελετάται με την εφαρμογή των αποτελεσμάτων σε ένα δίκτυο διανομή ς χρησιμοποιώντας το λογισμικό DIgSILENT PowerFactory.