Dissertação

{en_GB=Control of distributed energy systems with renewable sources and storage management} {} EVALUATED

{pt=Atualmente, existe a tendência de usar fontes de energia verde, devido ao crescimento a nível mundial na geração distribuída de energia solar de células fotovoltaicas de pequena escala, promovendo a poupança de dinheiro. Este crescimento da geração distribuída cria bastantes desafios e redes complexas, também chamadas de redes elétricas inteligentes. O objetivo principal deste trabalho é desenhar e implementar um controlador preditivo para uma rede elétrica inteligente com múltiplos agentes que cooperam entre eles. Esta dissertação considera o modelo de um sistema energético residencial (SER), que pode acumular energia numa bateria, gerar energia com células fotovoltaicas, e encontra-se conectado a uma rede principal de energia, que pode servir para comprar ou vender energia. De modo a saber a quantidade de energia que deve ser acumulada, vendida ou comprada, o modelo de controlo preditivo (MCP) calcula o mínimo de uma função de custo que minimiza o dinheiro gasto. Também é formulado um modelo de múltiplos SERs, que utiliza o método de direções alternadas dos multiplicadores acoplado com o MCP para resolver o problema distribuído, considerando que cada sistema coopera com os seus vizinhos. Por fim, é considerada uma rede mais complexa: uma ilha verde com uma fonte constante de energia (termoelétrica), fontes de energia verde (solar e eólica), e múltiplos SERs que podem produzir e acumular a sua própria energia, em menores quantidades. Trabalho futuro pode passar pela análise de diferentes funções de custo, diferentes abordagens de controlo distribuído e redes com mais agentes., en=Currently, there is a trending in the use of green energy sources due to the dramatic worldwide growth in small-scale rooftop solar photovoltaic (PV) distributed generation, which promotes money savings. This growth in distributed generation creates many challenges and complex networks, the socalled Smart Grids. The main goal of this work is to design and implement a predictive controller for a smart grid with multiple agents that cooperate with each other. This dissertation considers the model of a residential energy system (RES), that can save energy in a battery, generate power with a solar PV, and it is connected to a main grid, which can be used to buy or sell energy. In order to know how much energy should be stored, sold or bought, model based predictive control (MPC) computes the minimum of a cost function that minimizes the money spent. A model of multiple RESs is also formulated, that uses the alternating directions method of multipliers (ADMM) coupled with MPC to solve the distributed problem, considering that each system cooperates with its neighbors. Finally, a more complex network is considered: a green island with a constant source of energy (thermal), sources of green energy (solar and eolic), and multiple RESs that can produce and store in smaller quantities their own energy. Future work should include the analysis of different cost functions, different distributed control approaches and networks with more agents.}
{pt=Rede Elétrica Inteligente, Modelo de Controlo Preditivo, ADMM, Controlo Distribuído, en=Smart Grid, Model based Predictive Control, ADMM, Distributed Control}

Fevereiro 4, 2021, 10:0

Orientação

ORIENTADOR

José Manuel Prista do Valle Cardoso Igreja

ISEL

Professor Coordenador

ORIENTADOR

João Manuel Lage de Miranda Lemos

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Catedrático