Teză de doctorat
Sisteme de transfer de putere fără fir folosind cuplaj rezonant
AUTOR
Andreea Ignat-BalaciDATA SUSȚINERII
Iunie 2021CONDUCĂTOR DE DOCTORAT
Prof. dr. ing. Dorin PETREUȘDespre teză
O microrețea este un ansamblu de componente ce include surse de generare a energiei, sisteme de stocare a ei și consumatori. Fiind proiectate pentru flexibilitate și pentru protecția mediului, microrețelele au în componență adesea surse regenerabile de energie, cum ar fi turbine eoliene, generatoare geotermale, generatoare cu biomasă/biogaz și panouri fotovoltaice pentru a acoperi cererea de energie electrică. Pe măsură ce guvernele lumii încep să impună prin legislație acoperirea unui procent din ce în ce mai mare din necesarul energetic folosind surse “verzi”, optimizarea costurilor de operare ale microrețelelor devine o necesitate.
Lucrarea de față, intitulată “Microrețele inteligente. Dezvoltare aplicații management”, își propune optimizarea costului de operare al unei microrețele izolate și validarea experimentală a soluțiilor.
Obiectivele și contribuții
Scopul principal al tezei este minimizarea costului de operare al unei microrețele izolate prin utilizarea metodelor (algoritmilor) de programare în avans a utilizării resurselor (Day-Ahead Scheduling). Minimizarea costului de operare este, în sine, o problemă de optimizare cu un singur obiectiv: obținerea unui cost zilnic de operare cât mai mic în condițiile acoperirii în întregime a necesarului energeic și a utilizării elementelor microrețelei în parametri nominali. Limitarea metodelor de Day-Ahead Scheduling constă în predicția condițiilor meteorologice și a necesarului energetic de-a lungul zilei. Aceste metode de optimizare vor obține în realitate rezultatele calculate doar în condițiile în care cele două predicții sunt perfecte. Astfel, scopul secundar al lucrării este de a dezvolta și valida o metodă de control în timp real al microrețelei care să utilizeze programul de funcționare obținut în urma optimizării costului și să îl adapteze în situațiile în care cel puțin una dintre predicții nu corespunde cu realitatea.
Contribuții personale:
01
Formularea problemei de optimizare a costului de operare al microrețelei
Definirea matematică a problemei de optimizare, luând în considerare costurile de operare ale surselor de generare, sistemului de stocare, energiei produse în exces și necesarului energetic neacoperit.
02
Implementarea și evaluarea metodelor de optimizare HS și PSO
Implementarea metodelor Harmony Search și Particle Swarm Optimization și compararea performanțelor acestora cu metoda Mixed Integer Linear Programming (MILP), utilizată ca metodă de referință.
03
Dezvoltarea unei metode proprii de optimizare stocastic-dinamică (SD)
Dezvoltarea unei metode de optimizare adaptate microrețelei studiate, bazată pe combinarea programării dinamice cu cea stocastică și concepută pentru reducerea complexității și a numărului de parametri necesari. Metoda SD a obținut cele mai mici costuri de operare dintre metodele analizate.
04
Validarea prin simulare a metodelor de optimizare
Realizarea unui model MATLAB/Simulink al microrețelei și utilizarea simulării Model-in-the-Loop pentru validarea programelor de funcționare obținute prin metodele de optimizare.
05
Validarea experimentală a metodei proprii de optimizare
Validarea metodei SD pe microrețeaua experimentală și dezvoltarea unei metode accelerate de testare, cu compararea rezultatelor experimentale cu cele obținute prin simulare și cu un algoritm de management energetic bazat pe SoC
06
Dezvoltarea și validarea unei metode de control în timp real al microrețelei
Implementarea unei metode de control care adaptează programul de funcționare obținut prin optimizarea Day-Ahead atunci când apar diferențe între valorile estimate și cele reale ale producției sau consumului de energie. Metoda a fost evaluată prin scenarii cu modificarea profilului de generare fotovoltaică și a profilului de consum