Μελέτη Της Στοχαστικής Συσχέτισης Σε Σ.η.ε Με Έντονη Διείσδυση Αιολικής Ενέργειας

Abstract

Πλέον, η μόνη απάντηση στην εξάντληση των συμβατικών καυσίμων και στη διαρκή επιβάρυνση του περιβάλλοντος από τη λειτουργία συμβατικών σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, είναι η στροφή στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.Η στοχαστικότητα της παραγωγής από τέτοιου τύπου μονάδες είναι η κύρια διαφοροποίησή τους από τη συμβατική παραγωγή. Το γεγονός αυτό έχει αυξήσει την αβεβαιότητα των Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας, κάτι το οποίο απαιτεί τη δημιουργία ενός στοχαστικού μοντέλου μελέτης των Σ.Η.Ε.Στην παρούσα εργασία μελετάται η αβεβαιότητα συστημάτων με έντονη διείσδυση Αιολικής Ενέργειας και προτείνονται τρόποι μοντελοποίησης των αβέβαιων μεταβλητών (φορτία και παραγωγές) λαμβάνοντας υπόψιν τις συσχετίσεις που παρατηρούνται μεταξύ τους.Δεδομένου ότι κύρια πηγή στοχαστικότητας σε τέτοιου τύπου Σ.Η.Ε είναι η μεταβλητότητα της ταχύτητας του ανέμου, το ενδιαφέρον στρέφεται σε τρόπους μοντελοποίησής της λαμβάνοντας υπόψιν όχι μόνο την κατανομή που ακολουθεί αλλά και τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρά με τις υπόλοιπες μεταβλητές του συστήματος.Η προσομοίωση Monte Carlo αποτελεί την αποτελεσματικότερη μέθοδο αντιμετώπισης του προβλήματος της στοχαστικότητας των ΣΗΕ εφόσον δίνει τη δυνατότητα παραγωγής πλήθους δειγμάτων για τις τυχαίες μεταβλητές του υπό μελέτη συστήματος,διαχωρίζοντας τη στοχαστικότητα σε δύο μέρη: μοντελοποίηση των περιθώριων κατανομών των μεταβλητών και μοντελοποίηση της μεταξύ τους συσχέτισης. Οι περιθώριες κατανομές έχουν επίδραση στη συμπεριφορά κάθε μεταβλητής ενώ οι μεταξύ τους συσχετίσεις καθορίζουν τη συνολική τους συμπεριφορά. Μέσω εφαρμογών αποδεικνύεται ότι η συνολική παραγόμενη Αιολική ισχύς ενός συστήματος επηρεάζεται έντονα από τις συσχετίσεις των ταχυτήτων του ανέμου στις περιοχές όπου είναι εγκατεστημένες οι μονάδες Αιολικής παραγωγής.Όσον αφορά στη μοντελοποίηση της συσχέτισης, βάσει των διαθέσιμων πληροφοριών καθορίζεται η δομή συσχέτισης που θα χρησιμοποιηθεί. Σε περίπτωση που υπάρχουν πληροφορίες για τις συσχετίσεις μεταξύ όλων των μεταβλητών του συστήματος, οι συντελεστές συσχέτισης οργανώνονται σε έναν πίνακα συσχέτισης και η μοντελοποίηση έχει ολοκληρωθεί. Ωστόσο, αυτό το σενάριο δεν ισχύει πάντα. Γι αυτό το λόγο εισάγονται έννοιες όπως τα Dependence Trees, Dependence Vines και οι συναρτήσεις copulas, οι οποίες χρησιμοποιούνται για τη μοντελοποίηση ολόκληρου του συστήματος κάνοντας χρήση μόνο των διαθέσιμων πληροφοριών συσχέτισης.Μελετάται, επίσης, η τεχνική των Stochastic Plants ως μέθοδος μείωσης της αβεβαιότητας των ΣΗΕ.Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό UNICORN, το οποίο αποτελεί σημαντικό εργαλείο για την ανάλυση της αβεβαιότητας συστημάτων με έντονη στοχαστικότητα. Τα μεγέθη του συστήματος εισάγονται ως τυχαίες μεταβλητές στο πρόγραμμα και καθορίζοντας τις απαραίτητες περιθώριες κατανομές και τα μοντέλα συσχέτισης, το πρόγραμμα παρέχει τη δυνατότητα πραγματοποίησης μεγάλου αριθμού προσομοιώσεων.Τα δείγματα που παράγονται μέσω της παραπάνω διαδικασίας δίνουν μια σαφή εικόνα σχετικά με τις καταστάσεις στις οποίες μπορεί να βρεθεί το σύστημα ενώ επιλύοντας ροές φορτίου βάσει αυτών των δειγμάτων προκύπτουν ασφαλή συμπεράσματα σχετικά με μεγέθη του συστήματος όπως οι τάσεις των ζυγών και οι ροές ισχύος των γραμμών του συστήματος.Τέλος, μελετάται η επίλυση της Ροής φορτίου μέσω της στοχαστικής μεθόδου (Stochastic Load Flow) , η οποία παρόλο που θεωρείται λιγότερο ακριβής συγκριτικά με τη μέθοδο Monte Carlo, αποτελεί έναν αξιόπιστο τρόπο επίλυσης της ροής φορτίου για βραχυπρόθεσμες μελέτες.