Optimalna koordinacija rada mikromreže primjenom parametarskog optimiranja

master's thesis

• Title (english): Optimal microgrid coordination via parametric optimization
• Author: Luka Baranašić
• Mentor: Mato Baotić (mentor)
• Committee member: Mato Baotić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Nedjeljko Perić (član povjerenstva)
• Committee member: Mario Vašak (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Electrical Engineering and Computing; Zagreb
• Defense date and country: 2016-07-19, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Electrical Engineering

Abstract

Integracija sve većeg broja obnovljivih izvora energije u elektroenergetsku mrežu i njihova varijabilnost zahtijevaju mreže lokalnog karaktera s naprednim upravljačkim algoritmima.
Mikromreže kao objekti sastavljeni od lokalno povezanih generatora i trošila s jasno definiranim električkim granicama i sposobnosti izolacije od ostatka javne mreže, najčešći su model za implementaciju mreža nove generacije. Ovaj rad prezentira metodu upravljanja tokovima snage u mikromreži korištenjem modelsko prediktivnog upravljanja. Posebna struktura koordinacijskih parametara omogućuje efikasnu upotrebu parametarskih rješenja kriterija pojedinih komponenti sustava čime se značajno smanjuje vrijeme izračunavanja globalnog problema na razini mikromreže. Kvadratna kriterijska funkcija omogućuje implementaciju problemu prilagođenih algoritama (traženje lomnih točaka i fiksiranje varijabli) za rješavanje kontinuiranog kvadratnog problema naprtnjače. Globalni problem definiran je po dijelovima na n-dimenzionalnim hiper-pravokutnicima te omogućuje jednostavno rješavanje problema iterirajući po regijama particije problema, no strukturu problema bolje iskorištava jednokoračni algoritam. Mogućnosti upravljanja mrežom opisanom metodom ispitane su na nekoliko scenarija odnosa snaga generatora i trošila na periodu od jednog dana i jednog tjedna kako bi se ispitali kratkoročni i dugoročni fenomeni modela mikromreže kao i utjecaj dnevnih oscilacija tereta i generatora.

Abstract (english)

Ever increasing integration of renewable energy sources into the electric power grid and their variability demand networks of local character utilizing advanced control algorithms.
Microgrids, defined as objects consisting of locally coupled generators and loads with well defined electrical boundaries and the capacity to work independently with respect to the power grid, are the most common model used to implement power networks ot the new generation.

This work presents a method to control power flows within the microgrid using model predictive control. Single dimensional coordination parameters result in the problem structure that enables an efficient use of parametric solutions of partial problems posed for individual network components, which drastically lowers global microgrid-wide problem computation requirements.

Quadratic criterion function enables implementation of well adjusted algorithms (Breakpoint Search and Variable Fixing ) used to solve the continuous quadratic knapsack problem. Global micrigrid-wide problem is defined piecewise along n-dimensional hyper-rectangles allowing simple iterative solution method. However, problem structure is best utilized by the single-shot method. Capabilities of the described control method are tested using several scenarios of generator to load power ratios as well as day-long and week-long power profiles in order to properly test short and long term phenomena of the microgrid system that are caused by changes in load and generator power levels.

• Keywords: mikromreža; hijerarhijsko upravljanje; parametarsko programiranje; modelsko prediktivno upravljanje; kontinuirani kvadratni knapsack problem; algoritam traženja lomnih točaka; algoritam fiksiranja varijabli; jednokoračna metoda; iterativna metoda
• Keywords (english): microgrid; hierarchical control; parametric programming; model predictive control; continuous quadratic knapsack problem; breakpoint search algorithm; variable fixing algorithm; single-shot method; iterative method
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:931796
• Study programme: Title: Electrical Engineering and Information Technology; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka elektrotehnike i informacijske tehnologije (magistar/magistra inženjer/inženjerka elektrotehnike i informacijske tehnologije)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Closed access
• Created on: 2018-02-06 07:43:54