Μελέτη Ένταξης Σταθμών Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού Θερμότητας Σε Ένα Σύστημα Ηλεκτρικής Ενέργειας Υπό Τεχνοοικονομικούς Και Περιβαλλοντικούς Περιορισμούς

Abstract

Μετά το πέρας της πετρελαϊκής κρίσης η αποδοτικότερη χρησιμοποίηση των φυσικών καυσίμων (άνθρακας, πετρέλαιο, φυσικό αέριο) αποτελεί επιτακτική ανάγκη. Τη στιγμή που η απόδοση και των πιο μοντέρνων των συμβατικών ηλεκτροπαραγωγικών σταθμών συνδυασμένου κύκλου δεν ξεπερνά το 50-60%, τη λύση στη βέλτιστη αξιοποίηση των καυσίμων δίνουν οι σταθμοί συμπαραγωγής που αγγίζουν αποδόσεις της τάξης του 90%, αφού αποδίδουν τόσο ηλεκτρική ενέργεια όσο και θερμότητα από την ίδια πηγή καυσίμου ταυτόχρονα.Επιπλέον, σε ένα σύστημα με πολλές διαφορετικές μονάδες παραγωγής σε λειτουργία, είναι σημαντικό όχι μόνο να καλύπτεται η ζήτηση του φορτίου αλλά και να μειώνεται το κόστος παραγωγής στο ελάχιστο δυνατό. Το πρόβλημα αυτό ονομάζεται οικονομική κατανομή φορτίου και στόχο έχει την εύρεση της διείσδυσης του κάθε σταθμού παραγωγής για την κάλυψη του φορτίου. Το πρόβλημα γίνεται περισσότερο πολύπλοκο όταν σε αυτό προστεθούν σταθμοί συμπαραγωγής, διότι μαζί την κάλυψη της ηλεκτρικής ζήτησης θα πρέπει να καλυφθεί και η ζήτηση θερμότητας.Λαμβάνοντας υπ’ όψη την κινητοποίηση της παγκόσμιας κοινότητας για τη μείωση των εκπομπών αερίων, που είναι κυρίως υπεύθυνα για το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Παρόλο που οι σταθμοί συμπαραγωγής συνεισφέρουν στη μείωση των ρύπων, αφού γίνεται βέλτιστη χρήση του χρησιμοποιούμενου καυσίμου, οφείλουμε να συμπεριλάβουμε στη μελέτη περιβαλλοντικές πολιτικές, όπως τη φορολόγηση άνθρακα και την επιβολή άνω ορίων στους ρύπους που εκλύονται , που αποσκοπούν στηn περαιτέρω μείωση των εκπεμπόμενων ρύπωνΓια την επίλυση των προβλημάτων βελτιστοποίησης δοκιμάζεται μία νέα μετευριστική μέθοδος αναζήτησης, ο αλγόριθμος αρμονικής αναζήτησης. Η αποτελεσματικότητα του αλγορίθμου σε ακρίβεια και χρονική καθυστέρηση συγκρίνεται με την ευρέως διαδεδομένη μέθοδο Lagrange που παρέχεται μέσω της συνάρτησης fmincon της Matlab. Η διπλωματική εργασία είναι οργανωμένη με τον ακόλουθο τρόπο. Στο κεφάλαιο 1 αναφέρονται γενικές πληροφορίες σχετικά με τις τεχνολογίες συμπαραγωγής. Στο κεφάλαιο 2 περιγράφεται το πρόβλημα οικονομικής κατανομής φορτίου και λύνονται διάφορα συστήματα μελέτης με τη βοήθεια του αλγορίθμου αρμονικής αναζήτησης, ενώ στο κεφάλαιο 3 προστίθενται οι περιβαλλοντικές πολιτικές, φορολόγηση άνθρακα και όρια εκπομπών. Στο κεφάλαιο 4 μελετάται η βέλτιστη ροή φορτίου σε ένα σύστημα 30 ζυγών με δύο συμβατικούς σταθμούς παραγωγής και τέσσερεις σταθμούς συμπαραγωγής. Τέλος, στο κεφάλαιο 5 γίνεται μία αναφορά στη στοχαστική ανάλυση του προβλήματος της οικονομικής κατανομής φορτίου.