Βέλτιστος προγραμματισμός χειρισμών αποθηκευτικών μέσων ιόντων λιθίου με ελαχιστοποίηση της γήρανσης - Δαμιανάκος, Γεώργιος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος, 2018)
Στις μέρες μας με την αυξανόμενη χρήση καινοτόμων τεχνολογιών, η μεταστροφή από τους συμβατικούς τρόπους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στις ανανεώσιμες πηγές γίνεται όλο και πιο έντονη. Στον διεθνή χάρτη παραγωγής ενέργειας οι ΑΠΕ, καταλαμβάνουν όλο και μεγαλύτερο ποσοστό επί του συνόλου παραγωγής. Η ροπή αυτή, έχει αναδείξει προβλήματα στην αποθήκευση που είχαν προβλεφθεί στο παρελθόν, μα τώρα κρίνεται πιο αναγκαίο από ποτέ να μελετηθούν και να αντιμετωπισθούν. Η μπαταρία ως αποθηκευτικό μέσο, παρουσιάζει περίπλοκες ιδιαιτερότητες που λόγω των υλικών και της αλληλεπίδρασής τους, καθιστούν την ελαχιστοποίηση της γήρανσής της μια πραγματική πρόκληση για τους μελετητές. Με την εισαγωγή των κυψελών ιόντων λιθίου πλέον και για βιομηχανική χρήση, η ανάγκη για την βελτιστοποίηση της απόδοσης και της ζωής του μέσου κρίνεται ζωτικής σημασίας. Στην παρούσα εργασία γίνεται μια απόπειρα αποτύπωσης βέλτιστων στρατηγικών φορτίσεων κι εκφορτίσεων μπαταριών λιθίου λαμβάνοντας υπόψιν τους μηχανισμούς γήρανσης τους. Για την επίτευξη του στόχου της εργασίας γίνεται μελέτη της ηλεκτροχημικής σύστασης της μπαταρίας ιόντων λιθίου, των παραγόντων που επηρεάζουν την υγεία και την απόδοσή τους και βιβλιογραφική ανασκόπηση κάποιων διαθέσιμων μοντέλων ερμηνείας τους. Επιλέγεται μοντέλο κατάλληλο για την περιγραφή των μπαταριών λιθίου το οποίο τροποποιείται με την χρήση του Ki.Ba.M ώστε να λαμβάνει υπόψιν τους μηχανισμούς γήρανσης. Για την αντιστοίχιση των μεγεθών λειτουργίας της μπαταρίας σε μεγέθη της φθοράς γίνεται χρήση των χαρτών γήρανσης. Έτσι δημιουργείται αλγόριθμος ελαχιστοποίησης της γήρανσης με την χρήση μοντελοποίησης της μπαταρίας και χάρτη γήρανσης. Η υλοποίηση γίνεται στο προγραμματιστικό περιβάλλον MATLAB με τα ανάλογα εργαλεία. Στόχος του η ελαχιστοποίηση γήρανσης της μπαταρίας εγκατεστημένης σε απλό δίκτυο με την ταυτόχρονη ελαχιστοποίηση του κόστους παραγωγής. Τα αποτελέσματα του αλγορίθμου συγκρίνονται με τις τιμές που προκύπτουν για την λειτουργία με περιορισμό της στάθμης φόρτισης και για την λειτουργία άνευ περιορισμών, ενώ διενεργείται και ανάλυση ευαισθησίας στον αλγόριθμο γήρανσης. Στην συνέχεια αναπτύσσεται αλγόριθμος για την επίλυση του προβλήματος βέλτιστης ροής φορτίου σε δίκτυο, για την ομαλή και πληρέστερη ενσωμάτωση του αλγορίθμου γήρανσης στα δίκτυα. Η ακρίβεια του αλγορίθμου OPF, διερευνάται με σύγκριση των αποτελεσμάτων από το εργαλείο MATPOWER για δίκτυα 6 και 33 ζυγών. Αφού διαπιστώνεται η αποδοτικότητά του, μετατρέπεται ώστε να χρησιμοποιηθεί σε βελτιστοποίηση πολλαπλών περιόδων. Τελικά με χρήση του συνδυασμένου αλγορίθμου OPF και ελαχιστοποίησης της γήρανσης παρουσιάζεται η συμπεριφορά και η γήρανση της μπαταρίας στα δίκτυα των 6 και 33 ζυγών και γίνεται σύγκριση με την πολιτική χειρισμών της μη χρήση του αλγορίθμου.