Περιφερειακή Πρόβλεψη Ηλιακής Και Αιολικής Ισχύος Στην Κρήτη

Abstract

Τις τελευταίες δεκαετίες έχει παρατηρηθεί σημαντική ανάπτυξη στην τεχνολογία των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ), καθώς και στο βαθμό διείσδυσής τους στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, με σκοπό τον περιορισμό της χρήσης συμβατικών πηγών και της ρύπανσης του περιβάλλοντος. Η ηλιακή και η αιολική ενέργεια είναι οι ευρύτερα χρησιμοποιούμενες εναλλακτικές μορφές ενέργειας, κάτι που επιβεβαιώνεται από τη διαρκή αύξηση της εγκατεστημένης τους ισχύος σε Ελλάδα και Ευρώπη, αλλά και παγκοσμίως. Ωστόσο, η διακοπτόμενη φύση και η έντονη μεταβλητότητα της ηλιακής και αιολικής παραγωγής καθιστούν δύσκολη την ενσωμάτωσή τους στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας. Επομένως, η πρόβλεψη της ισχύος τους κρίνεται ως ένα ιδιαίτερα σημαντικό εργαλείο για τη διαχείριση και την ενσωμάτωσή τους στο δίκτυο. Στο πλαίσιο αυτό, έχει καταβληθεί ιδιαίτερη προσπάθεια για την ανάπτυξη μοντέλων πρόβλεψης και για τα δύο είδη ισχύος, απασχολώντας έντονα πολλούς επιστημονικούς κλάδους.Η πλειοψηφία των μοντέλων πρόβλεψης ισχύος δέχονται ως είσοδο δεδομένα από μοντέλα αριθμητικών προβλέψεων καιρού, τα οποία παρέχουν εκτιμήσεις για τις μελλοντικές τιμές των καιρικών μεταβλητών στο επίπεδο του ηλιακού ή αιολικού πάρκου. Αντίστοιχα, στην έξοδό τους εξάγουν προβλέψεις της ηλιακής ή της αιολικής παραγωγής για δεδομένο χρονικό ορίζοντα. Ωστόσο, δεδομένου ότι συνήθως η περιοχή ενδιαφέροντος σε ένα μοντέλο είναι μια ευρύτερη περιφέρεια και όχι ένα μεμονωμένο πάρκο, επιχειρείται η πραγματοποίηση προβλέψεων για όλα τα πάρκα της περιφέρειας συνδυαστικά. Με τον τρόπο αυτό, προκύπτει η περιφερειακή πρόβλεψη της ηλιακής ή της αιολικής ισχύος.Στην παρούσα διπλωματική εργασία ελέγχονται δύο μοντέλα περιφερειακής πρόβλεψης ηλιακής και αιολικής ισχύος με χρήση νευρωνικών δικτύων. Συγκεκριμένα, τα μοντέλα βασίζονται στη θεωρία των νευρωνικών δικτύων συναρτήσεων ακτινικής βάσης (RBF) και των αυτό-οργανούμενων χαρτών (SOM). Για την είσοδό τους χρησιμοποιούνται δεδομένα αριθμητικών προβλέψεων καιρού από το μοντέλο SKIRON, ενώ στην έξοδό τους παρέχεται η περιφερειακή πρόβλεψη.Στην κατεύθυνση αυτή, γίνεται αρχικά περιγραφή της ηλιακής και της αιολικής ενέργειας, καθώς και της ηλιακής ακτινοβολίας και του ανέμου αντίστοιχα. Παρουσιάζονται τα κυριότερα μοντέλα αριθμητικών προβλέψεων καιρού, όπως επίσης τα πιο διαδεδομένα μοντέλα πρόβλεψης ηλιακής και αιολικής ισχύος τεχνολογίας αιχμής. Έπειτα, γίνεται μια αναφορά στα χαρακτηριστικά των σφαλμάτων πρόβλεψης, ενώ ακολουθεί η θεωρία των νευρωνικών δικτύων και η περαιτέρω περιγραφή των RBF και SOM. Τέλος, περιγράφεται αναλυτικά η ανάπτυξη των μοντέλων που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα εργασία, για την περιφερειακή πρόβλεψη της ηλιακής και αιολικής ισχύος στην περιοχή της Κρήτης, ενώ γίνεται ανασκόπηση του ελέγχου του αριθμού των πάρκων με τον οποίο αυτή γίνεται βέλτιστη μέσω ενός προσαρμοστικού αλγορίθμου. Ακολουθεί η παρουσίαση των αποτελεσμάτων και η τελική αποτίμηση των προτεινόμενων μεθόδων.