A methodology for generation capacity and network reinforcement planning
Authors: Βοβός Παναγής 
Published: March 2024

Η παρούσα διατριβή παρουσιάζει μια νέα μεθοδολογία για τον προγραμματισμό επέκτασης παραγωγής. Η μέθοδος βασίζεται στο Optimal Power Flow (OPF), ένα κοινό εργαλείο για την οικονομική λειτουργία των συστημάτων ισχύος. Η νέα δυναμικότητα παραγωγής προσομοιώνεται μέσω εικονικών γεννητριών που βρίσκονται στα υποψήφια σημεία σύνδεσης, επομένως το OPF χρησιμοποιείται για τον προγραμματισμό της επέκτασης παραγωγής σε σχέση με τους λειτουργικούς περιορισμούς του υπάρχοντος δικτύου. Περαιτέρω έρευνα εξέτασε τα όρια που τίθενται στη διείσδυση της παραγωγής από τις προδιαγραφές του υπάρχοντος εξοπλισμού διακοπτών, ειδικότερα του εξοπλισμού διανομής και τη συμβολή της πρόσθετης παραγωγής στα επίπεδα σφάλματος. Αρχικά, οι νέοι περιορισμοί εξετάστηκαν σε μια επαναληπτική διαδικασία κατανομής της παραγωγής σε τρία στάδια. Σε κάθε επανάληψη, οι πιθανές γεννήτριες μειώνονται σταδιακά από την αρχική τους κατανομή OPF, η οποία αγνοεί τα αναμενόμενα ρεύματα σφάλματος, ανάλογα με τη συμβολή τους σε παραβιάσεις των προδιαγραφών του εξοπλισμού διακοπτών. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι να ικανοποιηθούν και οι περιορισμοί συστήματος και σφάλματος. Ωστόσο, η επαναληπτική φύση της παραπάνω προσέγγισης δεν μπορεί να εγγυηθεί τη βέλτιστη λύση για την τελική λύση. Ως εκ τούτου, έπρεπε να αναπτυχθεί μια νέα μέθοδος για την άμεση ενσωμάτωση των περιορισμών του εξοπλισμού διανομής στην επέκταση της παραγωγής. Η μοντελοποίηση νέας εγκατεστημένης ισχύος με εικονικές γεννήτριες δίνει πρόσβαση σε μεταβλητές ελέγχου ροής ισχύος. Οι δεσμευτικοί περιορισμοί για την επέκταση παραγωγής μπορούν να εκφραστούν ως περιορισμένες συναρτήσεις αυτών των μεταβλητών. Αντίστοιχα, τα αναμενόμενα ρεύματα σφάλματος εκφράστηκαν ως συναρτήσεις των μεταβλητών OPF και οι προδιαγραφές εξοπλισμού διακοπτών μετατράπηκαν σε περιορισμούς για αυτές τις λειτουργίες. Στη συνέχεια, η κατανομή νέας εγκατεστημένης παραγωγής από το OPF σέβεται άμεσα τους περιορισμούς τόσο του συστήματος όσο και των σφαλμάτων. Η επαναληπτική προσέγγιση έχει αποδειχθεί λιγότερο αποτελεσματική από την νεότερη προσέγγιση, αλλά εξακολουθεί να διατηρεί ορισμένα πλεονεκτήματα σε περίπτωση εμπορικής εκμετάλλευσης της μεθόδου. Οι πολιτικές ελέγχου τάσης γεννήτριας μπορούν επίσης να μετατραπούν σε περιορισμούς OPF. Η λειτουργικότητα της προτεινόμενης μεθόδου κατανομής δυναμικότητας παραγωγής επεκτάθηκε για να λειτουργήσει ως εργαλείο αξιολόγησης του αντίκτυπού τους στην ποσότητα της νέας εγκατεστημένης ισχύος που μπορεί να απορροφήσει ένα δίκτυο. Η μέθοδος επεκτάθηκε περαιτέρω, προκειμένου να εξεταστεί ο αντίκτυπος της κατανομής της εγκατεστημένης ισχύος στις απώλειες μεταφοράς. Με μια μικρή αναδιατύπωση της αρχικής μεθόδου σχεδιάστηκε ένα νέο εργαλείο για τη βέλτιστη τοποθέτηση τραπεζών αντιστάθμισης άεργης ισχύος για τη βελτίωση της δυνατότητας του δικτύου να απορροφήσει νέα παραγωγή. Τέλος, παρουσιάζεται μια μέθοδος σχεδιασμού δικτύου που βασίζεται στους πολλαπλασιαστές LaGrange, υποπροϊόντα ευαισθησίας της μεθόδου λύσης OPF, που συνδέουν περιορισμούς δικτύου με επέκταση παραγωγής. Η επέκταση της παραγωγής σχεδιάζεται ταυτόχρονα με την ενίσχυση του δικτύου, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται το συνολικό βέλτιστο. Το κύριο συμπέρασμα αυτής της εργασίας είναι ότι το OPF μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ισχυρό εργαλείο σχεδιασμού, καθώς και ως εργαλείο λειτουργίας. Η ευέλικτη διατύπωσή του επιτρέπει την ενσωμάτωση αναδυόμενων περιορισμών στην παραγωγή και την επέκταση του δικτύου, όπως αυτοί που επιβάλλονται από τον εξοπλισμό διανομής.