Optimizarea regimurilor de funcționare într-o microrețea industrială conectată la rețeaua publică

Abstract

Scopul principal al lucrării constă în evaluarea calității energiei electrice și a rezervei de putere activă disponibile la nivelul postului de transformare, în funcție de regimul de funcționare al surselor locale și al sarcinii industriale. În acest context, în partea teoretică sunt analizate particularitățile sistemelor electroenergetice industriale, conceptele fundamentale ale microrețelelor electrice și impactul integrării surselor regenerabile asupra stabilității și eficienței energetice. Partea aplicativă a lucrării se bazează pe măsurători experimentale efectuate în exploatarea reală a instalației, în diferite regimuri de funcționare: cu și fără instalație fotovoltaică, cu și fără compensarea puterii reactive, precum și în regim insularizat cu generator diesel. Analiza rezultatelor a evidențiat rolul esențial al stației de compensare a puterii reactive în menținerea unui factor de putere ridicat, reducerea pierderilor de energie și diminuarea solicitării transformatorului și a generatorului. Integrarea instalației fotovoltaice a condus la reducerea semnificativă a consumului de energie electrică din rețeaua publică, cu valori de până la 70–75 kW în condiții favorabile de iradiere solară. Un accent important este pus pe analiza regimului de funcționare în insulă, unde s-a demonstrat că utilizarea simultană a generatorului diesel, a sursei fotovoltaice și a compensării reactive conduce la un regim energetic eficient, caracterizat prin reducerea puterii livrate de generator și a consumului de combustibil. Pentru validarea rezultatelor experimentale, a fost realizată simularea microrețelei în mediul MATLAB/Simulink - Simscape Electrical, rezultatele obținute confirmând concluziile formulate pe baza măsurătorilor reale. În concluzie, lucrarea demonstrează că optimizarea regimurilor de funcționare ale unuei microreţele electrice industriale contribuie la îmbunătățirea calității energiei electrice, creșterea eficienței energetice și sporirea siguranței în alimentare cu energie electrică, soluțiile analizate având un pronunțat caracter aplicativ.

Object of study: This master's thesis aims to analyze and optimize the operating regimes of an industrial microgrid connected to the public grid, taking as a case study the electricity supply system of a brewery.. The analyzed system consists of a 250 kVA transformer station, a photovoltaic installation with an installed capacity of 120 kW, an 80 kW diesel generator, and an automatic reactive power compensation station rated at 120 kvar, all integrated into an industrial microgrid connected to the public distribution network. The main objective of the study is to evaluate the quality of electrical energy and the available active power reserve at the transformer station level, depending on the operating regime of local energy sources and the industrial load. In this context, the theoretical part analyzes the characteristics of industrial power systems, the fundamental concepts of electrical microgrids, and the impact of integrating renewable energy sources on system stability and energy efficiency. The applied part of the thesis is based on experimental measurements carried out during real operation of the installation under different operating regimes: with and without the photovoltaic installation, with and without reactive power compensation, as well as in islanded operation with a diesel generator. The analysis of the results highlighted the essential role of the reactive power compensation station in maintaining a high power factor, reducing energy losses, and decreasing the loading of both the transformer and the generator. The integration of the photovoltaic system led to a significant reduction in electricity consumption from the public grid, with values of up to 70–75 kW under favorable solar irradiation conditions. Special emphasis is placed on the analysis of islanded operating mode, where it was demonstrated that the simultaneous use of the diesel generator, photovoltaic source, and reactive power compensation results in an efficient energy regime, characterized by reduced generator output power and lower fuel consumption. To validate the experimental results, numerical simulation of the microgrid was performed using MATLAB/Simulink – Simscape Electrical, with the obtained results confirming the conclusions drawn from real measurements.