An Overview of Methods for Control of Flexible Resources

Abstract

A recurrent subject related with the electrical grids in the last years, is the necessity to adopt sustainable energy policies. Due to massive raises in the greenhouse gas emissions, the planet Earth has suffered serious consequences. The European Union, trying to reduce this emissions, has played an important role, with the financing of enormous projects with the aim to improve the Power Quality (PQ) and at the same time, reduce the greenhouse gas emissions, for a better ambient and a better service. Two of those projects are the Increase and the Story. The principal ambition of these two projects is to study and develop new controls to permit a better penetration and at the same time, a better control of the distributed renewable energy sources (DRES) in the distribution network. In the case of the Story, the aim is to use storage technologies to this end.Distribution networks are recently becoming a target of this intensive research. The increasing penetration of the distributed renewable energy sources, such as photovoltaic panels (PV) and wind generation, as well as flexible load consumption units, have influence the network operation. Normally, the Distribution System Operator (DSO) would strive to reinforce the grid through additional investments to deal with this issues. This investment can cause technical problems in the grid, although, this new development can also provide a potential source of flexibility from the network users and thus a desirable source of solutions for the grid operations. With appropriate approaches to conjure and to use this flexibility, the DSO can increase hosting capacity with the existing grid infrastructure, deferring grid reinforcement investments.The ambition of my master thesis is, in collaboration with the Laboratory of Energy Policy from the University of Ljubljana, to study the effects of the different types of controls in a distribution network, to allow the injection of power from DRES, keeping all the network parameters inside the regulated levels, allowing this flexibility aforementioned. For that, was used the Increase simulation platform to simulate a Rural Network with the parameters and characteristics close to a real one.This is a first part in this two European projects, with this results, they will be used for further investigation. Is essential to deliver new tools and methods to the DSO to allow a higher increase of distributed renewable energy sources in the network, because, with this inclusion will be a big step to a fossil independent networks.

Um assunto recorrente relacionado com as redes elétricas durante os últimos anos, é a necessidade de adotar politicas energeticamente sustentáveis. Devido ao enorme crescimento nas emissões de gases de estufa, o nosso planeta tem vindo a sofrer graves consequências.A União Europeia tem tido um papel importante no combate a este crescimento das emissões, com o financiamento de vários projetos com o fim de melhorar a qualidade de energia e ao mesmo tempo, reduzir as emissões dos gases de estufa, para um melhor ambiente e um serviço melhorado.Dois destes projetos são o Increase e o Story. A principal ambição destes dois projetos, é o estudo e o desenvolvimento de novos tipos de controlo, que permitam uma melhor penetração e ao mesmo tempo, um controlo improvado das distributed renewable energy sources (DRES) nas redes de distribuição elétricas. No caso do programa Story são usadas unidades de armazenamento para este fim.As redes de distribuição elétricas têm vindo a ser alvo de uma pesquisa intensiva. A penetração das DRES, como fotovoltaicas (PV) e energia eólica, bem como as cargas com consumo flexível, influenciam a operação das redes. Normalmente, o operador destas redes opta pela via do investimento para lidar com estes problemas, no entanto, este mesmo investimento pode provocar novos problemas técnicos na rede de energia. Com estes recentes desenvolvimentos, os consumidores podem vir a ser uma fonte potencial de flexibilidade para a rede, sendo uma solução desejável para os problemas na operação da rede.Com um apropriado uso desta flexibilidade, o DSO pode aumentar a capacidade da rede usando apenas a infraestrutura já instalada, evitando assim custos da instalação de novos equipamentos.Esta dissertação tem como ambição, numa colaboração com o Laboratory of Energy Policiy da Universidade de Ljubljana, estudar os efeitos de diferentes tipos de controlos numa rede de distribuição, para assim, permitir uma máxima injeção de energia das fontes renováveis, mantendo todos os parâmetros dentro dos valores regulados. Para isso, foi usada a plataforma de simulação do Increase para simular uma rede rural com parâmetros e características baseadas numa rede real.Este é uma primeira aproximação dos dois projetos acima referidos, sendo que estes resultados irão ser usados em investigações futuras. O desenvolvimento de novas ferramentas e métodos para o DSO permitir uma maior penetração de DRES na rede, é de elevada importância, pois com esta inclusão vai permitir uma maior independência dos combustíveis fósseis.