Power system stability analysis and losses evaluation of grid-connected solar PV system

Abstract

The network stability of the power system is at risk because more electricity is being used and moved between utilities. Due to worldwide load demand, power systems must operate securely. Thus, renewable energy-based generation is increasing rapidly to supply electrical demand and address fossil fuel-related environmental challenges. This generation can improve or degrade power system stability. the objective of this thesis is to study how solar power integration affects grid stability. In the integration process, different types of power stability were studied and analysed using three different software. In transient stability analysis, ETAP power system simulation software was used to model PV plant and Zaouiet Kounta medium voltage network (Wilaya Adrar) which is locate in southwest Algeria. Three transient situations were examined. The main bus voltage, frequency, and generator relative rotor angle were examined for each of the three circumstances. On the other hand, the effect of PV power inclusion on the power system's voltage stability utilizing static methodologies was analyzed and discussed. Four analytical methods were used to improve efficacy and accuracy, comprehend voltage stability, and detect instability reasons. Modal, sensitivity, PV, and QV curve analysis are methods. NEPLAN software analyses IEEE 14-bus voltage stability as well as static analysis. In addition, utilizing the IEEE 14 node system, an investigation into the influence of solar PV power generation system on the small signal stability of the power system was carried out. In order to study the impact that the solar PV power generation unit has on the stability of the system's small signal, the solar PV power was connected at several locations. The simulations are carried out with the assistance of PSAT simulation toolbox. When a traditional power plant is utilized to supply a network without control units, transient stability analyses demonstrated that the inclusion of PV plant has a negative impact on network behaviour. But it has a positive impact when the traditional power generation operates with control units. Furthermore, when a grid source is utilized to supply the network, it has little influence on the voltage at the main bus. The voltage stability analysis simulations demonstrated that incorporating a PV power system that is based on renewable energy resources into the test system improved the stability degree, bus sensitivity, system MW loading, voltage profile, and reactive power margin. In addition, the inclusion of PV power showed improvement in the small signal stability of the test power system. In steady state analysis, addition PV system improved voltage level and reduced system losses.

La stabilité du réseau du système électrique est en danger car davantage d'électricité is used and moved between public services. En raison de la demande de charge mondiale, les systèmes électriques doivent fonctionner en toute sécurité. Ainsi, la production basée sur les énergies renouvelables augmente rapidement pour répondre à la demande d'électricité et relever les défis environnementaux liés aux combustibles fossiles. Cette génération peut améliorer ou dégrader la stabilité du système électrique. The objective of this thesis is to study how the integration of solar energy affects the stability of the network. Dans le processus d'intégration, différents types de stabilité de puissance ont été étudiés et analysed à l'aide de trois logiciels différents. Dans l'analyse de stabilité transitoire, le logiciel de simulation de système électrique ETAP a été utilisé pour modéliser la centrale photovoltaque et le réseau moyenne tension de Zaouiet Kounta (Wilaya Adrar), qui est situé dans le sud-ouest de l'Algérie. Three transitory situations have been examined. La tension du bus principal, la fréquence, et l'angle du rotor du générateur ont été examinés pour chacune des trois circonstances. D'autre part, l'effet de l'inclusion de la puissance PV sur la stabilité de la tension du système électrique en utilisant des méthodologies statiques a été analysed and discussed. Quatre méthodes analytiques sont utilisées pour améliorer l'efficacité et la précision, comprendre la stabilité de la tension, et détecter les raisons de l'instabilité. L'analyse des courbes modales, de sensibilité, PV, and QV are methods. Le logiciel NEPLAN analyse la stabilité de la tension du bus IEEE 14 ainsi que l'analyse statique. De plus, en utilisant le système IEEE 14 nuds, une enquête sur l'influence du système de production d'énergie solaire PV sur la stabilité du petit signal du système d'alimentation a été réalisée. Afin d'étudier l'impact de l'unité de production d'énergie solaire PV sur la stabilité du petit signal du système, l'énergie solaire PV est connectée à plusieurs endroits. Les simulations sont réalisées à l'aide de la boîte aux outils de simulation PSAT. Lorsqu'une centrale électrique traditionnelle est utilisée pour alimenter un réseau sans unités de contrôle, les analyses de stabilité transitoire ont démontré que l'inclusion d'une centrale photovoltaque a un impact négatif sur le comportement du réseau. Mais cela a un impact positif lorsque la production d'électricité traditionnelle fonctionne avec des unités de contrôle. De plus, lorsqu'une source de réseau est utilisée pour alimenter le réseau, elle a peu d'influence sur la tension au niveau du bus principal. Les simulations d'analyse de la stabilité de la tension ont démontré que l'incorporation d'un système d'alimentation photovoltaque basé sur des ressources d'énergie renouvelables dans le système de test améliorait le degré de stabilité, la sensibilité du bus, la charge en MW du système, le profil de tension, et la marge de puissance réactive. De plus, l'inclusion de la puissance PV a montré une amélioration de la stabilité des petits signaux du système d'alimentation de test. L'interconnexion du système d'énergie solaire a amélioré le niveau de tension et réduit les pertes du système.