Μελέτη φωτοβολταϊκού συστήματος διασυνδεδεμένου στο δίκτυο

• Main Author: Γέρουλας, Βασίλης
• Other Authors: Γιαννακόπουλος, Γαβριήλ
• Language: gr
• Published: 2012
• Subjects: Φωτοβολταϊκά συστήματα; Ηλιακή ενέργεια; 621.042; Photovoltaic systems; Solar energy; Pscad
• Online Access: http://hdl.handle.net/10889/5242

Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται μία τεχνικο-οικονομική μελέτη ενός διασυνδεδεμένου με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας της Δ.Ε.Η. φωτοβολταϊκού σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, με ονομαστική εγκατεστημένη ισχύ αιχμής 100kWp. Ο συγκεκριμένος φ/β σταθμός μελετήθηκε για το γεωγραφικό πλάτος της Πάτρας. Στις μέρες μας, η ανάπτυξη φ/β πάρκων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας γνωρίζει μεγάλη άνθηση και το μέλλον σε αυτόν τον τομέα αναμένεται ακόμη πιο ευοίωνο, ειδικά για μία χώρα με τόσο πλούσιο ηλιακό δυναμικό όπως η Ελλάδα. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία σύντομη αναφορά στην παγκόσμια, ευρωπαϊκή και ελληνική πραγματικότητα στον τομέα της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μία λεπτομερής ανάλυση του φωτοβολταϊκού φαινομένου και γενικότερα της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας. Επίσης, αναλύονται τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των φ/β στοιχείων και οι σημαντικότεροι παράγοντες που τα επηρεάζουν. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται η περιγραφή και ανάλυση των επιμέρους στοιχείων που συνθέτουν ένα φωτοβολταϊκό σύστημα. Στο τέταρτο κεφάλαιο εξηγούνται βασικές οικονομικές έννοιες και παρουσιάζονται τρόποι αξιολόγησης μίας επένδυσης. Στο πέμπτο κεφάλαιο πραγματοποιείται μία λεπτομερής τεχνική μελέτη του φ/β σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Η μελέτη αυτή αφορά το σύνολο του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού που θα χρησιμοποιηθεί (φ/β πλαίσια, αντιστροφείς, καλωδιώσεις, συστήματα προστασίας, βάσεις στήριξης, γειώσεις, σύστημα αντικεραυνικής προστασίας, τοπογραφική διάταξη κλπ). Επίσης, υπολογίζεται η τελική απόδοση του φ/β πάρκου. Στο έκτο κεφάλαιο πραγματοποιείται η οικονομική μελέτη του συστήματος και ερευνάται η οικονομική βιωσιμότητα ενός τέτοιου έργου. Εξετάζονται τρεις διαφορετικές περιπτώσεις χρηματοδότησης και επιλέγεται η πιο συμφέρουσα οικονομικά. Στο έβδομο κεφάλαιο πραγματοποιείται μία μελέτη-προσομοίωση του φ/β συστήματος στον υπολογιστή, με τη βοήθεια του προγράμματος PSCAD. Αρχικά μελετάμε κάθε επιμέρους στοιχείο ενός φ/β συστήματος ξεχωριστά και στη συνέχεια τα συνθέτουμε όλα μαζί και μελετάμε το συνολικό σύστημα. Παρουσιάζεται η απόκριση του συστήματος σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας, η επίδραση που έχουν οι μεταβολές της ακτινοβολίας και της θερμοκρασίας, μελετώνται οι αρμονικές και τέλος εξετάζεται η απόκριση του συστήματος σε απότομες μεταβολές της ακτινοβολίας (π.χ. σε παροδική συννεφιά). === The aim of the present thesis is the analysis of a grid connected photovoltaic system, which generates all its produced electrical power to the grid and has a nominal power of 100 kWp. In nowadays there is a significant rise in photovoltaic investments and the immediate future is expected to be more auspicious. In the first chapter, there is a brief presentation of the global, European and Greek situation in the section of electricity generation. In the second chapter, a detailed analysis of the photovoltaic technology is presented. There is a description of the materials and technologies used to manufacture solar cells. Moreover, the electrical properties of cells and modules are explained in detail and also the factors affecting their efficiency. In the third chapter, the main parts of a photovoltaic system are presented in detail. In the fourth chapter, there is a theoretical economic analysis. Specifically, basic economic terms are explained and tools for investment assessment are given. In the fifth chapter, there is a detailed technical study of a grid connected photovoltaic system. All the electrical and mechanical equipment is concerned (pv modules, inverters, wiring, groundings, electrical protection equipment etc). Moreover, the annually produced electrical energy is being estimated. In the sixth chapter, an economic study is presented and the economic sustainability of the investment is investigated. In the seventh chapter, we use the program PSCAD in order to simulate and analyse the photovoltaic system in the computer. Firstly we analyse each part of the photovoltaic system separately and afterwards we compose all these parts together and we analyse the whole system. The system’s response in normal operating conditions, the impact of changes in solar radiation and in cells’ temperature, the harmonics and lastly the system’s response in rapid change of solar irradiance, are all studied in this chapter.