Συντάχθηκε 13-05-2026 14:12
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 19/05/2026 10:00
Λήξη: 19/05/2026 12:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Διδακτορικών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ
Δήμητρας Κυριάκου
με θέμα
Συμβολή στην Ανάπτυξη Προηγμένων Μεθόδων Διαχείρισης Ενέργειας και Ελέγχου Μικροδικτύων
Contribution to the Development of Advanced Energy Management and Control Methods for Microgrids
Εξεταστική Επιτροπή
Ομότιμος Καθηγητής Κωνσταντίνος Καλαϊτζάκης (επιβλέπων)
Καθηγητής Ευτύχιος Κουτρούλης
Αναπληρωτής Καθηγητής Γεώργιος Τσεκούρας (ΠΑΔΑ, Τμήμα Η. & Η.Μ.)
Καθηγητής Μιχαήλ Ζερβάκης
Καθηγητής Βασίλης Κουϊκόγλου (ΠΚ, Σχολή ΜΠΔ)
Αναπληρωτής Καθηγητής Δημήτριος Ιψάκης (ΠΚ, Σχολή ΜΠΔ)
Καθηγητής Παύλος Γεωργιλάκης (ΕΜΠ, Σχολή ΗΜΜΥ)
Περίληψη
Η διδακτορική διατριβή αναπτύσσει προηγμένες μεθοδολογίες για τη διαχείριση ενέργειας και τον έλεγχο μικροδικτύων που ενσωματώνουν παραγωγούς-καταναλωτές (prosumers), ηλεκτρικά οχήματα και συστήματα συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας, με στόχο την οικονομικά αποδοτική, βιώσιμη και αξιόπιστη λειτουργία τους.
Τα υπό μελέτη συστήματα περιλαμβάνουν κτίρια, ηλεκτρικά οχήματα και σταθμούς φόρτισης, μονάδες συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας, γεννήτριες και ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Αναπτύσσονται λεπτομερή μοντέλα για όλα τα στοιχεία του μικροδικτύου, συμπεριλαμβανομένων θερμικών και ηλεκτρικών φορτίων, τα οποία ταξινομούνται σε κρίσιμα και μη κρίσιμα φορτία. Τα φορτία μπορούν να τροφοδοτούνται από το μικροδίκτυο και το κύριο δίκτυο ή αποκλειστικά από το μικροδίκτυο σε λειτουργία νησιδοποίησης. Το μικροδίκτυο παρέχει επίσης στήριξη συχνότητας και τάσης μέσω βέλτιστης ρύθμισης ενεργού και άεργου ισχύος.
Κύρια καινοτομία της διατριβής αποτελεί η εφαρμογή της σε συστήματα που εκτείνονται από οικιακούς καταναλωτές έως ιδιαίτερα πολύπλοκα μικροδίκτυα, χωρίς σημαντική υπολογιστική επιβάρυνση. Παράλληλα, προτείνονται προσαρμοστικές μέθοδοι κατανομής ισχύος σε πραγματικό χρόνο, βασισμένες σε νέους ορισμούς ευελιξίας που απαιτούν ελάχιστες μετρήσεις.
Οι κύριες επιστημονικές συνεισφορές συνοψίζονται ως εξής:
1. Ιεραρχικό πολυπρακτορικό σύστημα διαχείρισης ενέργειας και ελέγχου μικροδικτύων σε πραγματικό χρόνο
Ανάπτυξη συστήματος πολυπρακτορικού ελέγχου πραγματικού χρόνου για μικροδίκτυα με prosumers και ηλεκτρικά οχήματα, με στόχο την ελαχιστοποίηση του λειτουργικού κόστους υπό μεταβαλλόμενο κόστος ηλεκτρικής ενέργειας και τεχνικούς περιορισμούς, χωρίς πρόβλεψη επόμενης ημέρας.
2. Διαχείριση ισχύος μικροδικτύων μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου με χρήση ψηφιακών διδύμων
Ανάπτυξη πλαισίου διαχείρισης ισχύος για μικροδίκτυα μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου που ενσωματώνουν κτίρια, συστήματα CHP, ανανεώσιμες πηγές και ηλεκτρικά οχήματα, χρησιμοποιώντας απλοποιημένα ψηφιακά δίδυμα κτιρίων με μειωμένη υπολογιστική πολυπλοκότητα και υψηλή ακρίβεια.
3. Βέλτιστος έλεγχος συχνότητας σε πολύπλοκα μικροδίκτυα
Ανάπτυξη προηγμένων στρατηγικών ελέγχου συχνότητας που αξιοποιούν την ευελιξία των κτιριακών φορτίων και των ηλεκτρικών οχημάτων μέσω μεθόδων ασαφούς λογικής, διασφαλίζοντας θερμική άνεση, συμμόρφωση με τεχνικούς περιορισμούς και μείωση εκπομπών CO₂.
4. Βέλτιστη και συντονισμένη λειτουργία θερμοηλεκτρικών μικροδικτύων
Ανάπτυξη πλαισίου βελτιστοποίησης για τον συντονισμένο έλεγχο συστημάτων συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας, prosumers και ηλεκτρικών οχημάτων, με στόχο την ελαχιστοποίηση του λειτουργικού κόστους, την εξομάλυνση του φορτίου υποσταθμού και την επίτευξη μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου.
5. Προσαρμοστικός έλεγχος πραγματικού χρόνου για μικροδίκτυα μηδενικού ενεργειακού ισοζυγίου
Εισαγωγή νέας διατύπωσης θερμικών μοντέλων κτιρίων, όπου οι αβεβαιότητες και οι χρονικά μεταβαλλόμενες είσοδοι συγκεντρώνονται σε μία ισοδύναμη είσοδο, επιτρέποντας προσαρμοστικό έλεγχο με ακρίβεια και υπολογιστική αποδοτικότητα.
6. Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών συστημάτων κτιρίων με χρήση τεχνητής νοημοσύνης
Ανάπτυξη μεθοδολογιών διαχείρισης ενέργειας βασισμένων σε τεχνητά νευρωνικά δίκτυα και Νευροασαφή Δίκτυα για εκτίμηση και προσαρμοστικό έλεγχο σε πραγματικό χρόνο, βελτιώνοντας τη θερμική άνεση, την ερμηνευσιμότητα του ισοδύναμου μοντέλου, την ακρίβεια και την ενεργειακή αποδοτικότητα.
7. Διαχείριση φορτίου σε ενεργειακές κοινότητες βασισμένες σε μικροδίκτυα
Ανάπτυξη μεθοδολογίας συνδυασμένης διαχείρισης ηλεκτρικών και θερμικών φορτίων σε ενεργειακές κοινότητες, με στόχο την εξομάλυνση της ζήτησης στον υποσταθμό και λαμβάνοντας υπόψη τη θερμική άνεση και τους περιορισμούς συστημάτων θέρμανσης/ψύξης.
Όλες οι προτεινόμενες μέθοδοι έχουν επικυρωθεί θεωρητικά και μέσω προσομοιώσεων με χρήση λεπτομερών αναλυτικών μοντέλων σύνθετων συστημάτων μικροδικτύων.
Abstract
The doctoral dissertation develops advanced methodologies for the energy management and control of microgrids integrating prosumers, electric vehicles, and combined heat and power (CHP) systems, aiming at economically efficient, sustainable, and reliable operation.
The studied systems include buildings, electric vehicles and charging stations, CHP units, generators, and renewable energy sources. Detailed models are developed for all microgrid components, including thermal and electrical loads classified into critical and non-critical (time-shiftable) loads. Loads may be supplied either by the microgrid and the main grid or solely by the microgrid in islanded mode. The microgrid also provides frequency and voltage support through optimal active and reactive power regulation.
A key innovation of the thesis is its applicability to systems ranging from residential consumers to highly complex microgrids without significant computational burden. Adaptive real-time power allocation methods are also proposed based on novel flexibility definitions requiring minimal measurements.
The main scientific contributions are:
1. Hierarchical multi-agent real-time energy management and control
Development of a real-time multi-agent control system for microgrids with prosumers and electric vehicles, minimizing operational cost under varying electricity prices and technical constraints without day-ahead forecasting.
2. Power management of net-zero energy microgrids using digital twins
Development of a power management framework for net-zero energy microgrids integrating buildings, CHP systems, renewable sources, and electric vehicles, using simplified building digital twins with reduced computational complexity and high accuracy.
3. Optimal frequency control in complex microgrids
Development of advanced frequency control strategies exploiting the flexibility of building loads and electric vehicles through fuzzy-logic-based methods that ensure thermal comfort, technical compliance, and reduced CO₂ emissions.
4. Optimal and coordinated operation of thermal-electrical microgrids
Development of an optimization framework for coordinated control of CHP systems, building prosumers, and plug-in electric vehicles, minimizing operational cost, smoothing substation load, and enforcing net-zero energy balance.
5. Adaptive real-time control for net-zero energy microgrids
Introduction of a novel formulation of building thermal models aggregating uncertainties into an equivalent input, enabling adaptive control with improved robustness, accuracy, and computational efficiency.
6. Advanced control of building electrical systems using artificial intelligence
Development of energy management methodologies based on artificial neural networks and Neuro-Fuzzy Networks for real-time estimation and adaptive control, improving thermal comfort, interpretability of the equivalent model, accuracy, and energy efficiency.
7. Load management in microgrid-based energy communities
Development of a methodology for combined management of electrical and thermal loads in energy communities to smooth substation demand while considering thermal comfort and heating/cooling constraints.
All proposed methods have been validated theoretically and through simulations using detailed analytical models of complex microgrid systems.
Meeting ID: 987 6459 4178
Password: 546811
