Αλγόριθμοι Βέλτιστου Προγραμματισμού Και Αποκεντρωμένης Διαχείρισης Της V2g Λειτουργίας Των Ηλεκτρικών Οχημάτων Για Την Ένταξη Τους Στην Αγορά Ηλεκτρικής Ενέργειας

Abstract

Η στροφή στην πράσινη ενέργεια τα τελευταία χρόνια αποτελεί επιτακτικό αίτημα της εποχής μας. Ένα βασικό μερίδιο της αλλαγής αυτής είναι και ο συστηματικός εξηλεκτρισμός του τομέα των μεταφορών, που καλείται προς αντιμετώπιση των υψηλών τιμών των καυσίμων και του ολοένα και αυξανόμενου ρυθμού εκπεμπόμενων ρύπων στο περιβάλλον. Για τους λόγους αυτούς έχουν αναπτυχτεί δυο τεχνολογίες V2G, για την εξυπηρέτηση των ενεργειακών αναγκών των οχημάτων με τον βέλτιστο οικονομικό τρόπο, διασφαλίζοντας παράλληλα την ομαλή λειτουργία του δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας.Η V2G λειτουργία εκμεταλλεύεται την αποθηκευτική ικανότητα των ηλεκτρικών οχημάτων και την αξιοποιεί για την ανάπτυξη νέων επιχειρηματικών μοντέλων για την παροχή επικουρικών υπηρεσιών ( ρύθμιση συχνότητας ή και στρεφόμενη εφεδρεία ) στους διαχειριστές του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας. Παράγοντας κλειδί για την βέλτιστη διαχείριση της ενεργειακής λειτουργίας (φόρτιση/εκφόρτιση) των ηλεκτρικών οχημάτων στην διασυνδεδεμένη λειτουργία τους, θα είναι ένας νέος ενεργειακός παίχτης, που θα ονομάζεται "Aggregator". Η παρούσα διπλωματική έχει ως πρώτο στόχο να συγκρίνει τις δυο βασικές τεχνολογίες V2G (Vehicle-to-Grid), 1) τη μονόδρομη V2G λειτουργία (Unidirectional V2G, UniV2G) για αποκλειστικά μονόπλευρη ροή ισχύος από το δίκτυο προς το ηλεκτρικό όχημα και 2) την αμφίδρομη V2G λειτουργία (Bidirectional V2G, BiV2G) για αμφίπλευρη ροή ισχύος μεταξύ δικτύου και ηλεκτρικού οχήματος. Για τον σκοπό αυτόν αναπτύχθηκαν δυο ξεχωριστοί αλγόριθμοι για UniV2G και BiV2G προγραμματισμό αντίστοιχα. Στόχος είναι η αξιοποίηση του ποιο αποδοτικού αλγόριθμου από κάποιον κεντρικό διαχειριστή (Aggregator) για τον βέλτιστο προγραμματισμό ενός στόλου ηλεκτρικών οχημάτων για παροχή επικουρικών υπηρεσιών στο δίκτυο (UniV2G/BiV2G), έτσι ώστε να επιτυγχάνεται μέγιστο οικονομικό κέρδος για αυτόν αλλά και τους καταναλωτές.Ο δεύτερος στόχος είναι η ανάπτυξη κατάλληλων αλγορίθμων για την διαδικασία της κατανομής (Dispatch) με σκοπό τα οχήματα να ακολουθούν το πρόγραμμα που δηλώθηκε την προηγούμενη ημέρα κατά τον V2G προγραμματισμό με χρήση αποκεντρωμένου ελέγχου και παράλληλα να αποκρίνονται με ακρίβεια και αξιοπιστία στα σήματα του Διαχειριστή Συστήματος (παρουσιάζονται δύο μέθοδοι). Στο κεφάλαιο 1 γίνεται μια περιγραφή της λειτουργίας των αγορών ενέργειας και των επικουρικών υπηρεσιών. Στο κεφάλαιο 2, περιγράφονται αναλυτικά τα βασικά εργαλεία προγραμματισμού που χρησιμοποιήθηκαν. Στο κεφάλαιο 3, αναλύονται οι τεχνολογίες της αμφίδρομης V2G λειτουργίας και της μονόδρομης V2G λειτουργίας. Στο κεφάλαιο 4, καταστρώνονται τα μαθηματικά προβλήματα των UniV2G και BiV2G προγραμματισμών καθώς και οι αλγόριθμοι κατανομής. Στο κεφάλαιο 5, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από την επίλυση των δυο V2G προγραμματισμών με χρήση της γλώσσας GAMS, δίνοντας πραγματικά δεδομένα αγορών ηλεκτρικής ενέργειας (ERCOT). Επίσης παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από τους αλγόριθμους κατανομής. Τέλος, στο κεφάλαιο 6 αναφέρονται συμπεράσματα από την ανάλυση.