Διαστασιολόγηση και Διαχείριση οικιακού φωτοβολταϊκού συστήματος με αποθήκευση

Abstract

Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία μελετά την προοπτική που έχει η επένδυση σε ένα σύστημα Φ/Β – μπαταρίας για έναν οικιακό καταναλωτή χαμηλής τάσης υπό την πολιτική του ενεργειακού συμψηφισμού. Συγκεκριμένα, σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι: α) η εύρεση της βέλτιστης διαστασιολόγησης του συστήματος αποθήκευσης ώστε να επιτυγχάνεται το μέγιστο όφελος για τον οικιακό αυτοπαραγωγό. β) ο προσδιορισμός της βέλτιστης στρατηγικής διαχείρισης της μπαταρίας ώστε να επιτυγχάνεται η μέγιστη εξοικονόμηση ενέργειας για τον οικιακό αυτοπαραγωγό. γ) η εξέταση εναλλακτικών πολιτικών στήριξης του μοντέλου Φ/Β – μπαταρίας και η σύγκρισή τους με στόχο την εύρεση εκείνης που μεγιστοποιεί το οικονομικό όφελος του οικιακού αυτοπαραγωγού. δ) ο καθορισμός του ορίου ιδιοκτησίας και ευθύνης που αντιστοιχεί στον αυτοπαραγωγό και στο διαχειριστή του δικτύου μέσω της τοπολογίας των μετρητικών διατάξεων για κάθε πολιτική στήριξης. Για την επίτευξη των παραπάνω στόχων χρησιμοποιήθηκαν τόσο οικονομικοί, όσο και τεχνικοί δείκτες αξιολόγησης. Επίσης, στην προσπάθεια εξαγωγής ασφαλέστερων και πιο ολοκληρωμένων συμπερασμάτων, πραγματοποιήθηκε ανάλυση ευαισθησίας διάφορων μεταβλητών. Για την εργασία αυτή, υλοποιήθηκε ένα μοντέλο προσομοίωσης με χρήση του λογισμικού βελτιστοποίησης GAMS το οποίο προσαρμοζόταν ανάλογα την περίπτωση. Σε αρκετές περιπτώσεις, κρίθηκε επιτακτική η χρήση του λογισμικού MATLAB σε συνεργασία με το GAMS για τη διευκόλυνση της εξαγωγής των αποτελεσμάτων των προσομοιώσεων. Οι προσομοιώσεις που πραγματοποιήθηκαν έκαναν χρήση πραγματικών χρονοσειρών Φ/Β παραγωγής και οικιακού φορτίου που αφορούν μετρήσεις δεκαπενταλέπτου. Αρχικά, πραγματοποιείται αναφορά στην ανάπτυξη των Φ/Β συστημάτων διεθνώς τα τελευταία χρόνια, στις διάφορες πολιτικές στήριξής τους που εφαρμόζονται ανά τον κόσμο και στα οφέλη και τα είδη των οικιακών Φ/Β συστημάτων. Ακόμη, γίνεται αναφορά στα οφέλη της ενεργειακής αποθήκευσης και της ενσωμάτωσης αυτής στα οικιακά Φ/Β συστήματα, παρουσιάζονται τα οικιακά τιμολόγια και περιγράφεται η νομοθεσία του ενεργειακού συμψηφισμού για τα ελληνικά δεδομένα. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται οι χρονοσειρές που χρησιμοποιήθηκαν ως είσοδος για τη διεξαγωγή των προσομοιώσεων και τα χαρακτηριστικά τόσο του Φ/Β συστήματος, όσο και των υποψήφιων τεχνολογιών μπαταρίας που εξετάζονται (μολύβδου – οξέος και ιόντων λιθίου). Επίσης, αναλύονται τα κόστη που αφορούν τόσο το Φ/Β σύστημα όσο και το σύστημα αποθήκευσης και παρουσιάζονται άλλες μελέτες που επιχειρούν τη βέλτιστη διαστασιολόγηση του συστήματος αποθήκευσης. Τέλος, περιγράφεται το γενικό μοντέλο που υλοποιήθηκε στο λογισμικό βελτιστοποίησης GAMS για αυτή τη διπλωματική εργασία. Το μοντέλο αυτό αποτέλεσε τη βάση για τη διενέργεια όλων των προσομοιώσεων και την επίτευξη του βέλτιστου αποτελέσματος για κάθε έναν από τους σκοπούς που παρουσιάστηκαν παραπάνω.