Određivanje rezerve snage fotonaponskih elektrana za potrebe regulacije frekvencije elektroenergetskoga sustava

doctoral thesis

• Title (english): Assessment of photovoltaic power plants power reserve in power system frequency control
• Author: Tomislav Baškarad; MBZ: 369502
• Mentor: Igor Kuzle (mentor)
• Committee member: Davor Grgić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Ninoslav Holjevac (član povjerenstva)
• Committee member: Danijel Pavković (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Electrical Engineering and Computing; (Department of Energy and Power Systems); Zagreb
• Defense date and country: 2023-01-27, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Electrical Engineering; Power Engineering
• Universal decimal classification (UDC): 621.3 - Electrical engineering

Abstract

Utjecaj visokog udjela energetskih pretvarača na dinamiku elektroenergetskog sustava relativno je neistraženo područje. Povećani udio obnovljivih izvora energije priključenih preko pretvarača smanjuje konstantu tromosti elektroenergetskog sustava. Istraživanje je usmjereno prema vrednovanju utjecaja povećane penetracije energetskih pretvarača na dinamičko vladanje frekvencije elektroenergetskog sustava. Osnovni cilj ovog istraživanja je kvantificiranje utjecaja povećane integracije fotonaponskih elektrana (FNE) na stabilnost frekvencije sustava te razvoj algoritma za njihovo sudjelovanje u regulaciji frekvencije. Istraživanje je posebice usmjereno na glavnu značajku regulacije frekvencije (maksimalno odstupanje frekvencije od nazivne vrijednosti) te metodu određivanja potrebnog iznosa rezerve snage s kojom FNE trebaju sudjelovati u regulaciji frekvencije. Da bi se odredila dostatna rezerva snage FNE-a za sudjelovanje u regulaciji frekvencije elektroenergetskog sustava, u disertaciji je razvijena aproksimacijska metoda frekvencijskog odziva elektroenergetskog sustava temeljena na paraboličnoj funkciji. Nakon određivanja potrebnog iznosa rezerve snage, razvijen je upravljački algoritam za sudjelovanje fotonaponske elektrane u regulaciji frekvencije elektroenergetskog sustava u slučaju lančanog poremećaja. Navedeni algoritam upravljanja omogućuje FNE višekratno korištenje rezerve snage u kratkom vremenskom intervalu što u slučaju uzastopnih poremećaja čini FNE sposobnom pružiti doprinos tijekom svakog pojedinog poremećaja. Ovime se značajno povećava stabilnost frekvencije elektroenergetskoga sustava. Cjelokupni model razvijen u disertaciji mogao bi se koristiti kao osnova u simulatorima frekvencije i u planiranju voznog reda elektrana u velikim elektroenergetskim sustavima s visokim udjelom energetskih pretvarača.

Abstract (english)

The impact of a high share of power converters on the power system dynamics is a relatively unexplored research area. The increased share of renewable energy sources connected via converters reduces the inertia constant of the power system. The research is aimed at evaluating the impact of the increased penetration of power converters on the system frequency dynamics. The main goal is to quantify the impact of increased integration of photovoltaic power plants on system frequency stability and to develop an algorithm for their participation in frequency control. The research is particularly focused on the main feature of frequency regulation (maximum frequency deviation from the nominal value) and the method of determination of the required minimum photovoltaic power plant power reserve to maintain the system frequency stability. In order to determine the sufficient power reserve of the photovoltaic power plant for participation in the frequency control, an approximation method of the system frequency response was developed. After determining the required amount of power reserve, a control algorithm was developed for the participation of the photovoltaic power plant for power system frequency support in case of cascading events. The control algorithm aims to enable rapid recovery of the photovoltaic power plant power reserve which makes the photovoltaic system capable of providing support to the cascading disturbance events. This significantly improves the frequency stability of the power system. The model developed in the thesis could be used as a basis in frequency response simulations and in scheduling power plants in large power systems with a high proportion of power converters.

• Keywords: fotonaponske elektrane; regulacija frekvencije; rezerva snage; aproksimacija frekvencijskog odziva; lančani poremećaj; algoritam upravljanja
• Keywords (english): Photovoltaic Power Plants; Frequency Regulation; Power Reserve; Frequency Response Approximation; Cascade Disturbance; Control Algorithm
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:065929
• Promotion: 2023
• Study programme: Title: Doctoral study programme "Electrical Engineering and Computing"; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, po-dručje tehničkih znanosti (doktor/doktorica znanosti, po-dručje tehničkih znanosti)
• Type of resource: Text
• Extent: 13], 114 str. : graf. prikazi ; 31 cm + CD-ROM.
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2023-04-07 07:53:44