Προσομοίωση Των Μακροχρόνιων Τάσεων Της Αγοράς Ηλεκτρισμού Των Δυτικών Βαλκανίων

Abstract

Σκοπός της δπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη των μακροχρόνιων τάσεων του ενεργειακού συστήματος των χωρών των δυτικών Βαλκανίων (Αλβανία, Βοσνία-Ερζεγοβίνη, Κροατία, ΠΓΔΜ, Σερβία-Μαυροβούνιο) μέσω αναλυτικών μεθόδων προσομοίωσης της προσφοράς και της ζήτησης ενέργειας σε όλους τους τομείς. Έμφαση δόθηκε στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας. Αποτέλεσμα της προσομοίωσης είναι η προβολή στο μέλλον των βέλτιστων επενδύσεων στην ηλεκτροπαραγωγή στο πλαίσιο περιβαλλοντικών περιορισμών και άλλων πολιτικών κάθε χώρας. Η βασική προσομοίωση των τάσεων αποτελεί σενάριο αναφοράς με βάση το οποίο αναλύονται οι επιπτώσεις από εναλλακτικές πολιτικές για το περιβάλλον και την ενέργεια.Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας έγινε εκτεταμένη έρευνα για τη συλλογή στοιχείων σχετικά με τις υπάρχουσες εγκαταστάσεις παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (θερμικοί σταθμοί και σταθμοί ανανεώσιμων πηγών), τις επενδύσεις που βρίσκονται σε εξέλιξη και το ενεργειακό μείγμα της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Συγκεντρώθηκαν επίσης στοιχεία σχετικά με τα αποθέματα και τις δυνατότητες κάθε χώρας σε πρωτογενή ενέργεια. Τέλος, συλλέχθηκαν στοιχεία σχετικά με τις τιμές των διαφόρων τύπων καυσίμου στην ηλεκτροπαραγωγή και με τις τιμές πώλησης της ηλεκτρικής ενέργειας σε κάθε χώρα. Η οργάνωσή των δεδομένων γίνεται με τη χρήση του Microsoft Excel και σε τυποποιημένη μορφή, ώστε να υπάρχει αλληλοσύνδεση με το ηλεκτρικό υπομοντέλο του PRIMES. Με τη χρήση του τελευταίου και με τα δεδομένα από την ΙΕΑ έγινε εφικτή η αναπαραγωγή από το μοντέλο των στατιστικών παρατηρήσεων για τα έτη 2000 και 2005. Για το σκοπό αυτό μελετήθηκαν και αναπροσαρμόσθηκαν τεχνικά στοιχεία των μονάδων ηλεκτροπαραγωγής όπως οι βαθμοί απόδοσης και οι συντελεστές λειτουργίας των μονάδων συμπαραγωγής. Στη συνέχεια σχεδιάστηκε το σενάριο αναφοράς σύμφωνα με τη γενική τεχνική για το μοντέλο PRIMES και έγιναν οι προσομοιώσεις σε Η/Υ για τα έτη 2010-2030. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων αναγνώσθηκαν υπό το πρίσμα του μακροχρόνιου ενεργειακού σχεδιασμού και των επιπτώσεων στο κόστος, τις επενδύσεις, το μείγμα καυσίμων, την ασφάλεια εφοδιασμού και το περιβάλλον. Επίσης σχεδιάστηκε ένα εναλλακτικό σενάριο πολιτικής φορολόγησης ρύπων. Για την εφαρμογή της παραπάνω πολιτικής στο ηλεκτρικό υπο-μοντέλο του PRIMES θεωρούμε μία νέα παράμετρο, το φόρο για την εκπομπή ενός τόνου CO2 (στο μοντέλο carbon value - Euro/tn CO2), η οποία μπορεί να μεταβάλλεται εξωγενώς για την εκάστοτε χώρα και την εκάστοτε χρονική στιγμή. Στο σενάριο γίνεται η υπόθεση ότι ο φόρος είναι κοινός για όλες τις χώρες από το 2010.Τα βασικά συμπεράσματα που προέκυψαν από την προσομοίωση είναι τα εξής: α) Είναι σημαντική η οικονομική ανάπτυξη των χωρών της περιοχής και κατά συνέπεια η αύξηση της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας. β) Η εγκατεστημένη ισχύς των μονάδων πρέπει να αυξηθεί σημαντικά για να καλυφθεί η αυξημένη ζήτηση. γ) Πραγματοποιείται στροφή στη χρήση νέων μορφών ενέργειας, διαφορετικών από αυτές που χρησιμοποιούνταν στο παρελθόν. Προκύπτει διείσδυση του φυσικού αερίου, χωρίς όμως αυτό να γίνεται σε βάρος των στερεών καυσίμων. Αναπτύσσεται περαιτέρω η υδραυλική ενέργεια. Επίσης γίνονται σημαντικά βήματα για την ανάπτυξη των ΑΠΕ, κυρίως από το 2015 και μετά με έμφαση στα αιολικά πάρκα και δευτερευόντως στη βιομάζα. Αντίθετα, η συμμετοχή των υγρών καυσίμων (μαζούτ, ντίζελ κλπ.) στην ηλεκτροπαραγωγή περιορίζεται και φθάνει σε ελάχιστα επίπεδα το 2030. δ) Η προσομοίωση δείχνει ότι οι τιμές της ηλεκτρικής ενέργειας θα αυξηθούν ώστε να καλύψουν το πλήρες κόστος της ηλεκτροπαραγωγής σε αντίθεση με το παρελθόν όπου οι τιμές ήταν κάτω του πραγματικού κόστους. Επιπλέον το κόστος ηλεκτροπαραγωγής αναμένεται να αυξηθεί στο μέλλον κυρίως ως αποτέλεσμα της αύξησης των τιμών των καυσίμων. ε) Η προσομοίωση δείχνει αύξηση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα CO2, όμως μείωση των δεικτών ανθρακικής έντασης της ηλεκτροπαραγωγής ως αποτέλεσμα της εισαγωγής του φυσικού αερίου και των ΑΠΕ. στ) Οι απώλειες των συστημάτων ηλεκτρισμού περιορίζονται ως αποτέλεσμα του εκσυγχρονισμού των υποδομών. ζ) Τέλος από το σενάριο φορολόγησης ρύπων οι σημαντικότερες μεταβολές που προβλέπονται είναι η μείωση της παραγωγής από στερεά καύσιμα (υψηλός συντελεστής εκπομπών), η αύξηση του λειτουργικού κόστους του τομέα της ηλεκτροπαραγωγής και συνεπώς των τιμών πώλησης της ηλεκτρικής ενέργειας και η μείωση των εκπομπών CO2 .Στην παρούσα εργασία γίνεται μια προσπάθεια ανάλυσης της νέας κατάστασης που διαμορφώνεται. Συγκεκριμένα ,στο 1ο κεφάλαιο, «ΕΙΣΑΓΩΓΗ», γίνεται μια σύντομη αναφορά στις υπό μελέτη χώρες και στο αντικείμενο και στο σκοπό της έρευνας.Στο 2ο κεφάλαιο, «ΟΙ ΧΩΡΕΣ ΤΩΝ ΔΥΤΙΚΩΝ ΒΑΛΚΑΝΙΩΝ», γίνεται αναφορά σε οικονομικά, πολιτικά και κοινωνικά στοιχεία των υπό μελέτη χωρών. Παρατίθενται δεδομένα σχετικά με οικονομικούς δείκτες (π.χ. ΑΕΠ) που αφορούν στην τελευταία δεκαπενταετία και διασαφηνίζονται τα προβλήματα που αντιμετωπίζει η αγορά. Παρατηρείται ότι η εξέλιξη της ζήτησης ακολουθεί την πορεία του ΑΕΠ, το οποίο προβλέπεται να αυξηθεί έντονα λόγω της οικονομικής ανάπτυξης της ευρύτερης περιοχής. Αναλύεται επίσης η δομή της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας κάθε χώρας στο έτος βάσης (2000) και δίνεται βάρος στην εξέλιξη της ζήτησης, στη συνολική εγκατεστημένη ισχύ και στην πρωτογενή παραγωγή. Είναι εμφανές ότι όλες σχεδόν οι αγορές εξαρτώνται κατά κύριο λόγω από περιορισμένες μορφές ενεργειακών καυσίμων και η χρήση εναλλακτικών μορφών όπως το φυσικό αέριο είναι ακόμα σε χαμηλά επίπεδα. Το κεφάλαιο κλείνει με σύντομη παράθεση της κατάστασης του συστήματος διασυνδέσεων στην περιοχή και πιθανής εξέλιξής του. Χρειάζεται να γίνουν επενδύσεις για την ενεργειακή ισορροπία στην ευρύτερη περιοχή για να αντιμετωπιστούν τα πολλά προβλήματα του τομέα που δημιούργησε ο πόλεμος της προηγούμενης δεκαετίας. Το κεφάλαιο 3, «ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ PRIMES», αναφέρεται στα βασικά στοιχεία του ηλεκτρικού υπομοντέλου που χρησιμοποιήθηκε, στο κριτήριο βελτιστοποίησής του, στον τρόπο υπολογισμού των διαφόρων μεγεθών και τέλος σε κάποιες γενικές παραδοχές και περιορισμούς σχετικά με τα καύσιμα, τα κόστη, τους τεχνικούς περιορισμούς κλπ. Έτσι αναδεικνύονται και τα διαφορετικά σενάρια που μπορούν να δημιουργηθούν και να γίνουν διαφορετικές προσομοιώσεις κάτω από διαφορετικές συνθήκες.Στο κεφάλαιο 4, «ΣΕΝΑΡΙΟ ΑΝΑΦΟΡΑΣ», παρατίθενται οι βασικές παραδοχές που τέθηκαν για την προσομοίωση του σεναρίου αναφοράς. Γίνεται αναφορά στον τρόπο πρόβλεψης της ζήτησης, στην εξέλιξη των εισαγωγών-εξαγωγών, στις απώλειες, στις τιμές των καυσίμων και κυρίως στις προγραμματισμένες επενδύσεις-αποξηλώσεις στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας που θα γίνουν τα επόμενα χρόνια. Οι εισαγωγές-εξαγωγές προκύπτουν από παλιότερες προσομοιώσεις στην περιοχή και δεν χρειάστηκε περαιτέρω έρευνα σε αυτόν τον τομέα. Οι απώλειες κινούνται σε ιδιαίτερα υψηλά επίπεδα σε όλες τις χώρες που μελετώνται, όμως για να είναι τα στοιχεία σε λογικά επίπεδα ενσωματώθηκε ένα ποσοστό αυτών στην τελική ζήτηση. Η τελική ζήτηση είναι ιδιαίτερα αυξημένη το 2030, όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως, ανάλογη με την οικονομική ανάπτυξη της κάθε χώρας. Σε όλες τις χώρες οι τιμές των καυσίμων αυξάνονται με τον ίδιο τρόπο. Κλείνοντας, δίνονται τα αποτελέσματα της προσομοίωσης που αφορούν ενδογενείς επενδύσεις έως το 2030, η εξέλιξη των τιμών ηλεκτρισμού, του κόστους, της συνολικής παραγωγής, της εγκατεστημένης ισχύος και οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Αρχικά τα αποτελέσματα αφορούν σε όλη την περιοχή σχετικά με το ενεργειακό μείγμα της, τις συνολικές επενδύσεις που προέκυψαν μέσω της προσομοίωσης και την εξέλιξη των απωλειών, παρατηρώντας την ιδιαίτερη έμφαση που δίνεται στα στερεά καύσιμα, το φυσικό αέριο και τα υδροηλεκτρικά. Στη συνέχεια αναφέρονται τα αποτελέσματα για κάθε χώρα ξεχωριστά, που αφορούν σε συγκεκριμένες κινήσεις που προτείνονται με βάση τη διενεργηθείσα προσομοίωση, στην εξέλιξη του κόστους και των τιμών ηλεκτρικής ενέργειας αλλά και στις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των παραπάνω κινήσεων με την μελέτη του δείκτη ανθρακικής έντασης.Στο κεφάλαιο 5, «ΣΕΝΑΡΙΟ ΦΟΡΟΛΟΓΗΣΗΣ ΡΥΠΩΝ», εξετάζονται οι επιπτώσεις που έχει η εφαρμογή πολιτικής φορολόγησης των εκπομπών CO2 στην εξέλιξη του τομέα της ηλεκτροπαραγωγής στις χώρες των Δυτικών Βαλκανίων. Αρχικά παρατίθενται οι αλλαγές που προκύπτουν στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, στα λειτουργικά κόστη, τις τιμές ηλεκτρικής ενέργειας και στις εκπομπές CO2 γενικά στην περιοχή και στη συνέχεια σε κάθε χώρα ξεχωριστά κάνοντας σύγκριση με το σενάριο αναφοράς.Τέλος, το κεφάλαιο 6, «ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ», αναφέρεται στα συμπεράσματα που εξήχθησαν σχετικά με τα ενεργειακά καύσιμα που παίζουν πρωταρχικό ρόλο πλέον στην ηλεκτροπαραγωγή και γενικά στη δομή του τομέα της ηλεκτροπαραγωγής έως το 2030. Γίνονται προβλέψεις/προτάσεις σχετικά με την εξέλιξη της ηλεκτροπαραγωγής, το ρόλο των κυρίαρχων μορφών καυσίμου (λιγνίτης και άνθρακας), την εισαγωγή ή μη του φυσικού αερίου στην κάθε χώρα, τον περιορισμό των ακριβών και ασύμφορων πλέον πετρελαϊκών προϊόντων, την εξέλιξη του κόστους ηλεκτροπαραγωγής στην περιοχή, η μέση τιμή του οποίου βελτιώνεται και τέλος την ανάγκη αύξησης των τιμών ηλεκτρισμού για την υγιή λειτουργία των διάφορων εταιριών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και την επίπτωση στην οικονομία.