Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

A case study of an islanding mode operation in mae sariang microgrid with hybrid generation resources of PV, diesel and bess

Year (A.D.)

2020

Document Type

Thesis

First Advisor

สุรพงศ์ สุวรรณกวิน

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Department (if any)

Department of Electrical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมไฟฟ้า

DOI

10.58837/CHULA.THE.2020.1104

Abstract

โครงการไมโครกริดแม่สะเรียงของการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค (กฟภ.) ได้มีการออกแบบให้มีโหมดการทำงานหลัก 3 โหมด ได้แก่ 1) โหมดเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าหลัก 2) โหมดเปลี่ยนผ่าน และ 3) โหมดแยกโดด วิทยานิพนธ์นี้จะให้ความสำคัญในส่วนของการทำงานในโหมดแยกโดดใน 3 ประเด็นหลัก ได้แก่ 1) การควบคุมระบบแบตเตอรี่ 2) การประสานการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลและระบบแบตเตอรี่เพื่อรักษาความถี่ 3) ผลกระทบของระลอกคลื่นแรงบิดจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลต่อความถี่ของไมโครกริด วิทยานิพนธ์นี้เลือกใช้คอนเวอร์เตอร์ในลักษณะของแหล่งจ่ายแรงดันโดยใช้การควบคุมแบบดรูป – ความเร็วที่จำลองค่าความเฉื่อยทางกลพร้อมทั้งมีระบบควบคุมแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติทำให้ระบบแบตเตอรี่ทำงานในลักษณะเสมือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัส การประสานการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลและระบบแบตเตอรี่ใช้การควบคุมแบบดรูป - ความเร็ว การควบคุมความถี่โหลดใช้ในการควบคุมแบบทุติยภูมิเพื่อลดผลกระทบของโหลด และความผันผวนของแหล่งกำเนิดไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ หลักปฏิบัติทั่วไปจะมีการทำงานของแถบไร้การตอบสนองของการควบคุมแบบทุติยภูมิ การควบคุมความถี่โหลดที่ใช้ในวิทยานิพนธ์นี้ช่วยให้การแบ่งปันโหลดที่เหมาะสมระหว่างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล และระบบแบตเตอรี่ ซึ่งสามารถลดการทำงานของระบบแบตเตอรี่เมื่อเทียบกับการใช้ระบบแบตเตอรี่เพียงลำพัง การตรวจสอบแนวคิดที่นำเสนอจะใช้การจำลองผ่านโปรแกรม DIgSILENT-Powerfactory โดยใช้ข้อมูลโหลดราย 10 วินาที จากกฟภ. และข้อมูลความเข้มแสงอาทิตย์ซึ่งอยู่ในพื้นที่ใกล้เคียงสำหรับการผลิตไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 4 เมกะวัตต์ นอกจากนี้เพื่อพิจารณาผลกระทบของระลอกคลื่นแรงบิดจะใช้ข้อมูลจริงของการกระเพื่อมของแรงบิดจากเครื่องยนต์ดีเซล 12 กระบอกสูบ เพื่อลดผลของระลอกคลื่นแรงบิดนี้จะอาศัยการทำงานของวงจรกรองผ่านช่วงความถี่เพื่อตรวจจับระลอกคลื่นแรงบิดที่เกิดขึ้นไปป้อนเป็นสัญญาณให้ระบบแบตเตอรี่จ่ายกำลังไฟฟ้าชดเชย ผลการจำลองแสดงให้เห็นว่าวิธีการควบคุมที่นำเสนอสามารถรองรับการทำงานของไมโครกริดในโหมดแยกโดดได้สำเร็จ ความถี่และแรงดันไฟฟ้าของไมโครกริดอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานตามที่ กฟภ. กำหนด และผลการจำลองการใช้ระบบแบตเตอรี่ร่วมกับวงจรกรองผ่านช่วงความถี่สามารถลดผลกระทบจากระคลื่นแรงบิดให้อยู่ภายใต้แถบไร้การตอบสนองของการควบคุมแบบทุติยภูมิ

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

The Mae Sariang Microgrid Project of the Provincial Electricity Authority (PEA) is designed with 3 main modes of operation: 1) grid-connected mode 2) transition mode and 3) Islanding mode. This thesis focuses on the operation in islanding mode with 3 major issues: 1) control of Battery Energy Storage System (BESS), 2) frequency regulation by coordination between diesel generator and BESS, 3) effect of torque ripple from diesel generator on frequency of microgrid. This thesis uses a converter as a voltage source, a frequency-droop characteristic is conducted, and the mechanical inertia with field exciter are emulated to enable BESS to perform as a synchronous generator. The coordination between diesel generator and BESS is achieved in the primary control portion by the frequency-droop characteristics. Load Frequency Control (LFC) is used in the secondary control to mitigate the effects of the dynamics of load and fluctuation of solar power source. According to the real-world practice, the dead-band is also provided for the LFC. Additionally, the LFC used in this thesis can facilitate the proper load sharing among diesel generator and BESS, which can reduce the operating cycle of BESS in comparison to using BESS alone. The validation of proposed concept is verified by the simulation with DIgSILENT-Power factory program. The islanding mode is evaluated with 10-sec sampling load data of Mae Sariang power grid, this real data is exported from the SCADA system of PEA. Besides the load data, the light intensity data from the nearby area is used for the power generation of the 4 MW solar farm. In addition, to investigate the effects of torque ripple, the real data of torque ripple is taken into account in the shaft torque of 12-cylinders diesel engine. To mitigate this torque ripple, the regarding power is detected by a band-pass filter, and used as the added power command for BESS. The simulation results demonstrate that the proposed control method can successfully support the operation of microgrid in islanding mode; both frequency and voltage of microgrid and well regulated and complied with the PEA’s grid code. Furthermore, the effect of torque ripple can be alleviated and consequently the fluctuation of frequency is attenuation to be within the deadband of secondary control.

Share

COinS
 
 

To view the content in your browser, please download Adobe Reader or, alternately,
you may Download the file to your hard drive.

NOTE: The latest versions of Adobe Reader do not support viewing PDF files within Firefox on Mac OS and if you are using a modern (Intel) Mac, there is no official plugin for viewing PDF files within the browser window.