SEARCHING THE OPTIMUM SOLUTION FOR NETWORK CONGESTION CAUSED BY ON-GRID PV UNITS

Abstract

ABSTRACT

A growing proportion of intermittent renewables, such as Wind Energy Systems (WPS), PV systems, Heat Pumps (HPs), and Electric Vehicles (EVs), have become a great challenge for the administration and operation of modern power systems. The fundamental problem in a deregulated environment is the maintenance of a power grid’s stability and efficiency when the grid is congested. Deregulated power grids have significant issues of congestion, which occurs as transmission capacity reaches its limits. When power grid interference occurs, system disruptions can result in further interruptions to a connected system. The shortage, too, prohibits the acquisition of desired electrical power in the transmission system, requiring customers to purchase energy from other sources at higher prices. Congestion may occur due to a lack of control between production and power supplies or unforeseen eventualities such as power supply failure, unexpected increases in demand, and failure of equipment.

This may be solved with the generation and injection of plentiful renewable energies into the grid.

Congestion in grids must be immediately addressed to ensure grid reliability and to prevent further obstruction. This thesis focuses on power congestion and the excess injected into a grid. Congestion control is a solution that has made an adjuster and efficient power system without compromising network protection that will keep buyers and sellers alike. Two keys of Congestion Management (CM) techniques can be enforced. These are cost-free techniques and non-cost-free techniques. This study considers one of the cost-free approaches (removing a number of solar units from the grid), which have a low economic impact because their marginal costs are insignificant. Selection strategies for detaching solar units are suggested to minimize the required limitation. The Whale Optimization Algorithm (WOA) has been proposed to consider an optimal solution for three constraints tariff limits, power ratio, and prices/energy consumption by selecting the best according to all companies’ strategies, namely, (to reduce production costs as much as possible).

With a view to present the optimal disconnection of PV-based Distributed Generation (DG), this thesis endeavors to provide an overview of an efficient approach to the management of congestion in deregulated power grids. The aim is to increase the number of grid-connected units with a nominal tariff according to power capacity limitations. As an optimization problem, the PV surplus accumulation is exploited and resolved using different optimization techniques. The solar units will continue to power the local load until the selected units have been removed from the distributed network. This study has suggested a practical management method focusing on WOA for the management of congestion of deregulated power grids. The suggested solution maximizes the business gains and enhances local producers’ services while considering the actual balance of power and congestion constraints. The simulation results show that the PV system’s optimal disconnection will decrease tariff costs and reduce transmission congestion.

ÖZET

Rüzgar Enerjisi Sistemleri (RES), FV Sistemleri, Isı Pompaları (IP'ler) ve Elektrikli Araçlar (EA'lar) gibi kesintili yenilenebilir enerjilerin artan oranı, modern güç sistemlerinin yönetimi ve işletimi için büyük bir zorluktur. Düzensiz bir ortamda temel sorun, şebeke tıkalı olduğunda güç şebekesinin kararlılığını ve verimliliğini korumaktır. Düzensiz elektrik şebekesinin önemli bir tıkanıklık sorunu vardır. Tıkanıklık, iletim kapasitesi sınırlarına ulaştığında meydana gelmektedir. Güç şebekesi paraziti meydana geldiğinde, sistem kesintileri bağlı bir sistemde daha fazla kesintiye neden olabilmektedir. Enerji kıtlığı da da iletim sisteminde istenen elektriğin elde edilmesini engelleyerek, müşterilerin diğer kaynaklardan daha yüksek fiyatlarla enerji satın almasını gerektirmektedir. Üretim ve güç kaynakları arasındaki kontrol eksikliğinden veya güç kaynağı arızası, talepte beklenmedik artış veya ekipman arızası, bol miktarda yenilenebilir enerjinin üretilmesi ve şebekeye olasılıklar nedeniyle tıkanıklık meydana gelebilmektedir.

Şebeke güvenilirliğini sağlamak ve daha fazla tıkanmayı önlemek için şebekedeki tıkanıklık derhal ele alınmalıdır. Bu tez, güç tıkanıklığına ve şebekeye verilen enerji fazlalığına odaklanmaktadır. Tıkanıklık kontrolü, ağ korumasından ödün vermeden ayarlayıcı ve verimli bir güç sistemi oluşturan ve alıcıları ve satıcıları benzer şekilde tutacak bir çözümleyicidir. İki temel kirlilik yönetimi tekniği uygulanabilir. Bu yöntemler pahalı veya masrafsız değildir. Tıkanıklık Yönetimi tekniklerinin iki anahtarı uygulanabilir. Bunlar masraf teknikler ve masrafsız tekniklerdir. Bu çalışma, marjinal maliyetleri önemsiz olduğu için düşük ekonomik etkiye sahip olan maliyetsiz yaklaşımlardan birini (bazı güneş enerjisi ünitelerini şebekeden ayırmayı) ele almaktadır. Gerekli sınırlamayı en aza indirmek amacıyla güneş enerjisi ünitelerini ayırmak için seçim stratejileri önerilmektedir. Balina optimizasyon algoritması, üç tarife limiti, güç oranı ve fiyatlar/enerji tüketimi açısından en uygun çözümü değerlendirmesi, en iyiyi ve tüm şirketlerin stratejisine göre en iyiyi seçmesi, yani üretim maliyetlerini mümkün olan en düşük maliyetlere düşürmesi için önerilmiştir.

FV tabanlı dağıtılmış jeneratörlerin (DJ) optimum bağlantı kesintisi görüşüyle, bu tez düzensiz güç şebekelerindeki tıkanıklığı yönetmeye yönelik verimli yaklaşıma genel bir bakış sağlamaya çalışmaktadır. Güç kapasitesi sınırlamalarına göre nominal tarifeli şebekeye bağlı ünitelerin sayısının arttırılması hedeflenmektedir. Bir optimizasyon problemi olarak, FV fazlalık birikiminden yararlanılmış ve farklı optimizasyon teknikleri kullanılarak çözülmüştür. Güneş enerjisi üniteleri, seçilen üniteler dağıtılmış ağdan çıkarılıncaya kadar yerel yüke güç sağlamaya devam edecektir. Bu çalışma, düzensiz güç şebekelerinin tıkanıklık yönetimi için BOA 'ya (Balina Optimizasyon Algoritmasına) odaklanan pratik bir yönetim metodu önermektedir. Önerilen çözüm, gerçek güç dengesini ve tıkanıklık kısıtlamalarını göz önünde bulundururken, iş kazançlarını en üst düzeye çıkarmakta ve yerel üreticilerin hizmetlerini geliştirmektedir. Simülasyon sonuçları, FV sisteminin optimum bağlantı kesintisinin tarife maliyetlerini düşüreceğini ve iletim tıkanıklığını azaltacağını göstermektedir.