Αναζήτηση

Πλοήγηση

• Κοινότητες
• Συγγραφείς
• Έτος
• Τίτλοι
• Θέματα

Ο Χώρος μου

• Είσοδος

Έλεγχος πρόβλεψης διαχείρισης μεταβολών ζήτησης ενέργειας σε υβριδικά συστήματα θαλάσσιας πρόωσης

Fanouraki Eirini

Πλήρης Εγγραφή

---

Περίληψη

Στα συστήματα απομονωμένων δικτύων ισχύος (microgrids), όπως τα θαλάσσια σκάφη, πλωτές εξέδρες άντλησης πετρελαίου, κλπ, οι διακυμάνσεις του φορτίου ζήτησης σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας τα οδηγούν σε διακυμάνσεις στην συχνότητα του δικτύου. Αυτές οι διακυμάνσεις αντισταθμίζονται με ένα σύστημα LFC (Load Frequency Control). Στην παρούσα εργασία μελετάται μια δοκιμασμένη τεχνική προβλεπτικού ελέγχου βασισμένη σε εξισώσεις κατάστασης, Model Predictive Control (MPC) η οποία ρυθμίζει το σήμα αναφοράς σε ένα συμβατικό Αναλογικό-Ολοκληρωτικό ελεγκτή (PID) για το σύστημα FLC.Η κύρια συνεισφορά αυτής της μελέτης είναι η εφαρμογή της παραπάνω μεθόδου ελέγχου προς την άριστη ρύθμιση του ρυθμού τροφοδοσίας καυσίμου και της συχνότητας λειτουργίας, προκειμένου να ξεπεραστούν προβλεπόμενες διακυμάνσεις του φορτίου ζήτησης που οφείλονται στη κίνηση των κυμάτων. Το προτεινόμενο σύστημα ελέγχου είναι σε θέση να αντισταθμίσει αυτές τις αλλαγές φορτίου κατά τη διάρκεια διαφόρων και κοινών θαλάσσιων επιχειρήσεων, όπως οι επιχειρήσεις ανέλκυσης ναυαγίων, των γεωτρήσεων πετρελαίου ή την πλοήγηση των πλοίων και για την ελαχιστοποίηση της κατανάλωσης ενέργειας, που υπόκεινται σε όλα τα πρωτόκολλα ασφαλείας που εφαρμόζονται.Αν και η τεχνική ελέγχου MPC ως είσοδος αναφοράς σε κλασσικό έλεγχο PID είναι ήδη τεκμηριωμένη από άλλη ερευνητική ομάδα, μέσω προσομοιώσεων, για τον έλεγχο σε σενάρια δυσλειτουργίας όσον αφορά τα ντιζελοκίνητα σετ γεννήτριας (Genset), αυτή δεν έχει μελετηθεί για αλλαγές φορτίου λόγω περιβαλλοντικών συνθηκών. Στην παρούσα εργασία η μονάδα ελέγχου μας δοκιμάζεται για την αποδοτικότητά της σε συνθήκες σκληρού φυσικού περιβάλλοντος.Η απόκριση συχνότητας του δυναμικού μοντέλου ενός αυτόνομου ηλεκτρικού συστήματος ισχύος πλοίου με δύο γεννήτριες εισάγεται και οι φυσικοί περιορισμοί των μηχανών του συνυπολογίζονται. Η εγκυρότητα αυτής της μεθόδου αξιολογήθηκε με ανάλυση προσομοίωση σε υπολογιστή χρησιμοποιώντας MATLAB® / Simulink®. Ο στόχος του ελεγκτή είναι να κρατήσει την γεννήτρια σε μία δεδομένη κατανομή του φορτίου, διατηρώντας παράλληλα τη συχνότητα εντός των επιθυμητών κανόνων και κανονισμών, σε μια κατάσταση όπου η βέλτιστη δράση ελέγχου του καυσίμου κανονικής λειτουργίας μπορεί να αντιμετωπίσει και μια απρόβλεπτη βλάβη γεννήτριας (πριν την ανανέωση υπολογισμών του αλγόριθμου) χωρίς να οδηγήσει σε blackout. Προσομοιώσεις υλοποιούνται για τη μέθοδο MPC-PID, για την κλασσική μέθοδο PID και συγκρίνονται.Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι, με τον συνδυασμό ελέγχου MPC-PID, η συνολική απόδοση του συστήματος κλειστού βρόχου απέδειξε ευρωστία ανεξάρτητα από την παρουσία των αβεβαιοτήτων που οφείλονται στις διακυμάνσεις των διαταραχών φορτίων ζήτησης, υπό κανονική ή αποτυχία λειτουργίας γεννήτριας. Η αντιστάθμιση επιτυγχάνεται άριστα στις περιπτώσεις των διακυμάνσεων του φορτίου ζήτησης λόγω κύματος υπό συνθήκη κανονικής λειτουργίας των γεννητριών. Η αντιστάθμιση που επιτυγχάνεται στις περιπτώσεις των διακυμάνσεων του φορτίου ζήτησης λόγω κύματος υπό συνθήκη απρόβλεπτης βλάβης γεννήτριας είναι πολύ συντηρητική και οριακά ικανοποιητική. Αυτό οφείλεται στην επιλογή των περιορισμών ρυθμού του καυσίμου.Η μέθοδος PID έχει καλή απόδοση μόνο κατά τη διάρκεια των προσομοιώσεων που αφορούν περιοδική αλλαγή φορτίου συχνότητας μικρότερης της κυμάτωσης και μόνο για τις περιπτώσεις κανονικής λειτουργίας γεννητριών. Ο έλεγχος PID αποκρίνεται με μεγαλύτερο χρόνο αποκατάστασης από ότι στη μέθοδο ελέγχου MPC-PID. Ο έλεγχος PID δεν αποκρίνεται ικανοποιητικά στις περιπτώσεις της λειτουργίας βλαβών.

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες