Ενεργειακές Και Τιμολογιακές Πολιτικές Στα Μικροδίκτυα

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την λειτουργία ενός δικτύου χαμηλής τάσης με την εφαρμογή ενεργειακών και τιμολογιακών πολιτικών. Το δίκτυο που προσομοιώθηκε είναι ένα δίκτυο χαμηλής τάσης που αποτελείται από καταναλωτές (φορτία) και μικροπηγές ενέργειας (παραγωγούς) όπως φωτοβολταϊκά, ανεμογεννήτριες, μικροτουρμπίνες και κυψέλες καυσίμου. Για την προσομοίωση των μονάδων ΑΠΕ χρησιμοποιήθηκαν χρονοσειρές παραγωγής ενέργειας από πραγματικές φωτοβολταϊκές συστοιχίες και από μικρές ανεμογεννήτριες αντίστοιχα. Οι παραγωγές των μικροτουρμπίνων και των κυψελών καυσίμου αποτελούσαν αποτέλεσμα της ωριαίας βελτιστοποίησης κόστους που λάμβανε μέρος στο δίκτυο καθώς γνώμονας ήταν η ελαχιστοποίηση του λειτουργικού κόστους. Υπολογίστηκαν προφανώς τα τεχνικά ελάχιστα και για τις δύο αυτές μορφές πηγών ενέργειας. Η μοντελοποίηση του δικτύου σε κάθε σενάριο πραγματοποιήθηκε με ωριαίο βήμα για ένα ολόκληρο χρόνο. Καταστρώθηκε αντικειμενική συνάρτηση η οποία αναλόγως με το σενάριο μεταβαλλόταν, πάντα με γνώμονα την ελαχιστοποίηση του κόστους εκτός από ορισμένες περιπτώσεις στις πολιτικές τιμολόγησης. Η αντικειμενική συνάρτηση βελτιστοποιείται λαμβάνοντας υπόψη για κάθε ώρα τους περιορισμούς που έχει. Το προς μελέτη δίκτυο συνδέεται με το ανάντη δίκτυο μέσω μετασχηματιστή ώστε στα σενάρια που μελετώνται, σε λειτουργίες που δεν μπορεί ως μικροδίκτυο να καλύψει συνολικά την παραγωγή του, να λαμβάνει ισχύ από το ανάντη. Επίσης, τα σενάρια σε κάθε περίπτωση συγκρίνονται με το απλό δίκτυο, δηλαδή με έλλειψη μονάδων διεσπαρμένη παραγωγής. Στις τιμολογιακές πολιτικές η εξάρτηση από το ανάντη δίκτυο φανερώνει και τα μειονεκτήματα ή πλεονεκτήματα των διαχειριστών ενός δικτύου. Οι καταναλωτές του μικροδικτύου χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες φορτίων, τους οικιακούς, τους εμπορικούς και τους βιομηχανικούς-βιοτεχνικούς. Κάθε μια από αυτές τις τρεις κατηγορίες φέρει χρονοσειρές φορτίου που αντιστοιχούν σε όσο το δυνατό καλύτερη προσέγγιση μιας πραγματικής κατανάλωσης. Κάθε κατηγορία φέρει τα χαρακτηριστικά της και όλες μαζί συνθέτουν το συνολικό φορτίο του δικτύου 17 ζυγών.Σημειώνεται πως για την τιμολόγηση από το ανάντη δίκτυο έχουν εφαρμοστεί δύο κυρίως πολιτικές. Η πρώτη πολιτική εφαρμόζει τιμολόγηση με την Οριακή Τιμή Συστήματος, όπου έχουν αντληθεί πραγματικές οριακές τιμές από το ΕΣΜΗΕ. Η δεύτερη προσέγγιση αφορά σταθερή τιμολόγηση σύμφωνα με τα τιμολόγια της ΕΗ κατά το έτος 2014 για τις τρεις κατηγορίες καταναλωτών από τις οποίες αποτελείται το δίκτυο.Για την ωριαία βελτιστοποίηση κόστους έχει χρησιμοποιηθεί το Module fmincon του περιβάλλοντος Matlab στο οποίο έχει αναπτυχθεί και η συνολική μοντελοποίησης του δικτύου καθώς και οι επίλυσης ροών φορτίου κλπ. Η μέθοδος βελτιστοποίησης που χρησιμοποιεί η fmincon είναι η Lagrange. Οι περιορισμοί που οριοθετούν το πρόβλημα βελτιστοποίησης σε κάθε επανάληψη αποτελούνται από εξισώσεις ικανοποίησης της ζήτησης καθώς και από όρια παραγωγής των μικροπηγών. Μετά τα αποτελέσματα που εξήχθησαν μέσω του προγράμματος που αναπτύχθηκε σε περιβάλλον Matlab, για κάθε μοντελοποίηση, δημιουργείται ένας αριθμός από οικονομικοτεχνικούς δείκτες που υπολογίζονται για κάθε ένα από τα σενάρια, με αποτέλεσμα να είναι δυνατή η σύγκριση επιμέρους σεναρίων και κατά συνέπεια πολιτικών που μπορούν να εφαρμοστούν σε ένα δίκτυο Χαμηλής Τάσης. Τέτοιοι δείκτες που φάνηκαν χρήσιμοι για να συγκριθούν ανομοιογενή εκ πρώτης όψεως σενάρια. Έτσι από τη σύγκριση των σεναρίων διαφαίνεται ποιες πολιτικές υπερτερούν και εμπεριέχουν μεγαλύτερη βιωσιμότητα.