Βέλτιστος χρονο-προγραμματισμός φόρτισης-εκφόρτισης ηλεκτρικών αυτοκινήτων σε δίκτυο χαμηλής τάσης

Abstract

Η ανάπτυξη και η ενσωμάτωση ηλεκτρικών οχημάτων στα δίκτυα χαμηλής τάσης προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα στην αποδοτικότητα της ενέργειας και τη βιωσιμότητα των αστικών μεταφορών. Ωστόσο, η αποτελεσματική διαχείριση της φόρτισης και εκφόρτισης αυτών των οχημάτων αποτελεί πρόκληση, ιδίως όσον αφορά την απώλεια ενέργειας κατά την διαδικασία φόρτισης των οχημάτων που σχετίζεται με τις στρατηγικές φόρτισης. Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στην ανάπτυξη ενός βέλτιστου χρονοπρογραμματισμού για τη φόρτιση και εκφόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων, με σκοπό την ελαχιστοποίηση των απωλειών. Στην εργασία χρησιμοποιήθηκε το πακέτο λογισμικού ανοιχτού κώδικα Pyomo για τη δημιουργία ενός αλγορίθμου βελτιστοποίησης που προσαρμόζεται στις μεταβαλλόμενες ανάγκες φόρτισης των οχημάτων και στις συνθήκες παραγωγής ενέργειας από φωτοβολταϊκά συστήματα. Η ανάλυση βασίζεται σε δεδομένα ενός δικτύου σπιτιών στην Αυστραλία, όπου κάθε σπίτι διαθέτει φωτοβολταϊκό σύστημα και σταθμό φόρτισης. Προκειμένου να διασφαλιστεί η δίκαιη φόρτιση και εκφόρτιση, καθώς και η παροχή επαρκούς ενέργειας σε κάθε ηλεκτρικό αυτοκίνητο πριν από την αναχώρησή του από τον σταθμό φόρτισης η εργασία μέσω μαθηματικού προγραμματισμού προτείνει την ανάπτυξη και εφαρμογή στρατηγικών διαχείρισης φόρτισης που ενσωματώνουν δυναμικές προσαρμογές βάσει πραγματικού χρόνου. Η μελέτη παρουσιάζει τρόπους μείωσης των απωλειών κατά τη φόρτιση / εκφόρτιση των EV με φωτοβολταϊκά και προτείνει κατευθύνσεις για μελλοντική έρευνα που θα μπορούσαν να συμβάλουν στη βιωσιμότητα και την αποδοτικότητα των ηλεκτρικών οχημάτων. Το βασικό ερώτημα της παρούσας ερευνητικής προσέγγισης ήταν πως θα φόρτιζαν τα αυτοκίνητα: (α) χωρίς έξυπνο προγραμματισμό, (β) με έξυπνο προγραμματισμό με βήμα μίας ώρας και (γ) με έξυπνο προγραμματισμό με βήμα 15 λεπτών η οποία και αναδείχθηκε ως η καλύτερη επιλογή. Γενικά, η έρευνα απέδειξε ότι η βελτιστοποίηση της στρατηγικής φόρτισης δεν συμβάλλει μόνο στον έλεγχο και τον περιορισμό των απωλειών, αλλά έχει πολλαπλά οφέλη σε επίπεδο οικονομικής αποδοτικότητας, βιωσιμότητας και περιβαλλοντικής επίπτωσης.