Αποκεντρωμένος έλεγχος διαχείρισης διεσπαρμένων ενεργειακών πόρων στα δίκτυα διανομής για παροχή επικουρικών υπηρεσιών
Authors: Κουκουλά Δέσποινα 
Published: September 2021

Το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας σχεδιάστηκε με πρωταρχικό του στόχο τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας από την παραγωγή στην κατανάλωση. Το δίκτυο διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, ως υποσύνολο του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας, αποτελεί ουσιαστικά το τμήμα εκείνο που είναι πιο κοντά προς τους καταναλωτές. Την τελευταία δεκαετία παρατηρείται μεγάλη διαφοροποίηση στη λειτουργία των δικτύων διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, ιδίως λόγω της μεγάλης διείσδυσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, οι οποίες μπορούν να συνδεθούν και στο επίπεδο χαμηλής τάσης πολύ κοντά στο σημείο ζήτησης/κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. H τρέχουσα δομή και λειτουργία των δικτύων διανομής αναθεωρείται και μετασχηματίζεται συνεχώς εκμεταλλευόμενη την ευελιξία των ενεργειακών πόρων και την εξέλιξη των τεχνολογιών πληροφορικής και τηλεπικοινωνιών. Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής οι κόμβοι του δικτύου διανομής θεωρούνται ως ομότιμοι κόμβοι, οι οποίοι επεξεργάζονται δεδομένα και επικοινωνούν μεταξύ τους με στόχο την παροχή ενεργειακών επικουρικών υπηρεσιών. Συγκεκριμένα i) εισάγεται η θεωρία ομότιμων κόμβων στα συστήματα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας και προσεγγίζεται η κατάλληλη μαθηματική ανάλυση με στόχο την επιτάχυνση της σύγκλισης των Αλγορίθμων Ομότιμων Κόμβων, ii) προτείνονται αλγόριθμοι ομότιμων κόμβων για αποκεντρωμένους υπολογισμούς ροών φορτίου στα δίκτυα διανομής, iii) σχεδιάζονται και αναπτύσσονται αλγόριθμοι ομότιμων κόμβων για κατανεμημένη διαχείριση συμφορήσεων στα δίκτυα διανομής, iv) σχεδιάζεται και υλοποιείται ένα σύστημα πολλαπλών πρακτόρων με στόχο την κατανεμημένη διαχείριση ενεργειακών πόρων στα δίκτυα διανομής, και v) προτείνεται η αξιοποίηση των ηλεκτρονικών μετρητών και άλλων συσκευών ICT, ώστε να δημιουργηθούν υπερκείμενα δίκτυα με στόχο τη διακίνηση πληροφοριών και την εφαρμογή κατανεμημένων αλγορίθμων για τη διαχείριση των δικτύων διανομής.Μετά από τη βιβλιογραφική επισκόπηση του υφιστάμενου τρόπου λειτουργίας και διαχείρισης των δικτύων διανομής, καθώς και μίας σειράς από αλγορίθμους κατανεμημένης βελτιστοποίησης, περιγράφεται η θεωρία ομότιμων κόμβων. Στη συνέχεια, με βάση τη φασματική θεωρία γράφων επιλέγονται κατάλληλα βάρη για την εξασφάλιση και την επιτάχυνση της σύγκλισης των Αλγορίθμων Ομότιμων Κόμβων. Η γενική διατύπωση των Αλγορίθμων Ομότιμων Κόμβων επεκτείνεται και προσαρμόζεται για υπολογισμούς ροής φορτίου σε ακτινικά δίκτυα διανομής. Οι Αλγόριθμοι Ομότιμων Κόμβων αποτελούν στη συνέχεια τη βάση για την ανάπτυξη του κατάλληλου πλαισίου για την κατανεμημένη διαχείριση συμφορήσεων. Οι κόμβοι του δικτύου αντιλαμβάνονται την παραβίαση των περιορισμών σε οποιοδήποτε σημείο του δικτύου και αναλαμβάνουν μόνοι τους δράση για την επίλυση του προβλήματος σε ένα απόλυτα κατανεμημένο περιβάλλον υπολογισμών και λήψης αποφάσεων. Οι εφαρμογές και τα αποτελέσματα ενισχύονται με την ιεραρχική διατύπωση της κατανεμημένης διαχείρισης συμφορήσεων και την τοπική εξισορρόπηση ζήτησης-παραγωγής. Ακολούθως πραγματοποιείται μία παραμετρική ανάλυση της αποτίμησης του τηλεπικοινωνιακού φόρτου.Στο επόμενο τμήμα της διατριβής, σχεδιάζεται ένα σύστημα πολλαπλών πρακτόρων για παροχή επικουρικών υπηρεσιών από τους ενεργειακούς πόρους, μέσω των Αλγορίθμων Ομότιμων Κόμβων που έχουν προταθεί στην παρούσα διατριβή. Τέλος, αφού διερευνηθούν οι τρόποι κωδικοποίησης και μετάδοσης των πληροφοριών στους ηλεκτρονικούς μετρητές ενέργειας, προτείνεται η κατάλληλη αξιοποίηση και η απαιτούμενη επέκταση των κλάσεων του προτύπου DLMS/COSEM ώστε να υποστηριχθούν οι αλγόριθμοι ομότιμων κόμβων για κατανεμημένη διαχείριση.