Automatic Control of a Resilient Microgrid

Abstract

The development of a resilient microgrid represents a step in enhancing the reliability and resilience of the DEEC's garage electrical circuits, particularly in scenarios characterized by main grid level power outages. This project aims to create a sustainable and dependable source of power, even during the most challenging times, such as natural disasters or large-scale power disruptions. At its core, the microgrid's architecture seamlessly integrates solar energy harnessed through photovoltaic panels, energy storage solutions, and control units.One of the pillars of this microgrid's functionality is its capacity to efficiently manage the available energy resources, ensuring optimal allocation and utilization. This is achieved through the implementation of specific control algorithms designed to serve the intended purposes. These algorithms enable the microgrid to dynamically respond to the situation, considering factors like the duration of the power outage, since it occurred. The strategy of load shedding plays a pivotal role in this regard.Load shedding is a dynamic process that automatically identifies and prioritizes connected loads, effectively cutting power supply to the less critical ones during periods of energy scarcity. This intelligent decision-making process is supported by the microgrid's comprehensive understanding of the priority settings associated with each connected load. By doing so, the microgrid ensures that essential services continue to receive an uninterrupted power supply, mitigating potential disruptions caused by extensive power outages.The use of solar energy through photovoltaic panels is a key component of this microgrid's sustainable energy mix. These panels harness the sun's energy, converting it into electricity that can be stored for later use or immediately utilized to power critical infrastructure within the DEEC's garage. This renewable energy source not only reduces the carbon footprint but also ensures a degree of energy independence, reducing dependence on the main grid.Energy storage systems are another critical aspect of this microgrid's design. By incorporating them, excess energy generated during periods of ample supply can be stored for use during peak demand or emergency situations. These energy storage systems provide a critical buffer that ensures a continuous power supply during fluctuations in energy generation, contributing significantly to the overall reliability of the microgrid.The control unit, equipped with load control algorithms tailored to the specific needs of the microgrid, play a pivotal role in organizing the interaction of energy sources and loads. These control unit is the brain of the microgrid, making real-time decisions that optimize energy allocation and distribution. The adaptability of these algorithms ensures that the microgrid can adapt to various scenarios, such as prolonged power outages or sudden increases in energy demand.

O desenvolvimento de uma micro-rede resiliente representa um passo importante para aumentar a fiabilidade e resiliência dos circuitos elétricos da garagem do DEEC, especialmente em cenários caracterizados por cortes de energia de nível da rede principal. Este projeto tem como objetivo criar uma fonte de energia sustentável e fiável, mesmo nos momentos mais desafiadores, como desastres naturais ou interrupções de energia em larga escala. Como base, a arquitetura da micro-rede integra de forma contínua a energia solar por meio de painéis fotovoltaicos, soluções de armazenamento de energia e unidades de controlo.Um dos pilares da funcionalidade desta micro-rede é a sua capacidade de gerir eficientemente os recursos energéticos disponíveis, garantindo alocação e utilização ótimas. Isso é alcançado por meio da implementação de algoritmos de controlo específicos, projetados para servir a função pretendida. Esses algoritmos permitem que a micro-rede responda dinamicamente à situação, considerando fatores como a duração do corte de energia, desde o seu início. A estratégia de "load shedding" desempenha um papel fundamental nesse sentido.O "load shedding" é um processo dinâmico que identifica e prioriza automaticamente as cargas conectadas, cortando efetivamente o fornecimento de energia para aquelas menos críticas durante períodos de escassez de energia. Este processo de tomada de decisão inteligente é suportado pela compreensão abrangente da micro-rede das configurações de prioridade associadas a cada carga conectada. Dessa forma, a micro-rede garante que os serviços essenciais continuem a receber um fornecimento contínuo de energia, mitigando potenciais interrupções causadas por extensos cortes de energia.O uso de energia solar por meio de painéis fotovoltaicos é uma componente fundamental das fontes energéticas desta micro-rede. Os painéis captam a energia do sol, convertendo-a em eletricidade que pode ser armazenada para uso posterior ou imediatamente utilizada para alimentar a infraestrutura crítica dentro da garagem do DEEC. Essa fonte de energia renovável garante alguma independência energética, reduzindo a dependência da rede principal.Os sistemas de armazenamento de energia são outro componente fundamental do design desta micro-rede. Com estes, o excesso de energia gerado durante períodos de oferta abundante pode ser armazenado para uso durante picos de demanda ou situações de emergência.A unidade de controlo, equipada com algoritmos de controlo de carga, adaptados às necessidades específicas da micro-rede, desempenha um papel fundamental na organização da interação entre fontes de energia e cargas. Esta unidade de controlo é o cérebro da micro-rede, tomando decisões em tempo real que otimizam a alocação e distribuição de energia. A adaptabilidade desses algoritmos garante que a micro-rede se adapta a vários cenários, como cortes de energia prolongados ou aumentos súbitos na demanda de energia.