Βέλτιστη μακροπρόθεσμη ανάπτυξη συστήματος παραγωγής με ΑΠΕ και αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας

Abstract

Το ενεργειακό μέλλον χαρακτηρίζεται από υψηλή αβεβαιότητα για τη πρόβλεψη των τάσεων και της εξέλιξής του, καθώς πολλές παράμετροι το επηρεάζουν. Τέτοιες παράμετροι περιλαμβάνουν τη δυναμική της αγοράς, τη μείωση του κόστους τεχνολογιών, τις πολιτικές και χρηματοοικονομικές αποφάσεις ή γεωπολιτικές εντάσεις που επηρεάζουν τις τιμές των καυσίμων. Συνεπώς, υπάρχει ανάγκη να εφαρμοστεί ένας ολοκληρωμένος και αναλυτικός ενεργειακός προγραμματισμός προκειμένου να χορηγηθεί ένας χάρτης προς ένα οικονομικό, βιώσιμο και ασφαλές ενεργειακό μέλλον. Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής αποτελεί η ανάπτυξη ενός μοντέλου capacity expansion planning (CEPM) που εξετάζει χρονική περίοδο 35 ετών, για τον προσδιορισμό της βέλτιστης σύνθεσης του παραγωγικού δυναμικού (συμβατικού, ΑΠΕ και αποθήκευσης) βάσει συγκεκριμένων ενεργειακών στόχων. Για την υλοποίηση του μοντέλου CEPM, δημιουργήθηκε ένας αλγόριθμος επίλυσης προβλήματος γραμμικού προγραμματισμού (LP) που ενσωματώνει τεχνολογίες παραγωγής και αποθήκευσης, ενώ παράλληλα βελτιστοποιεί τις επενδυτικές αποφάσεις σε πενταετή βήματα από το 2025 έως το 2060 για το σύστημα της Ελλάδας. Τα αποτελέσματα του μοντέλου αξιολογούνται μέσω μιας ανάλυσης ευαισθησίας. Επιπλέον, εφαρμόζονται τεχνικές συσταδοποίησης (clustering) στα δεδομένα εισόδου του προβλήματος, ώστε να μειωθεί η πολυπλοκότητά του. Οι αλγόριθμοι K-means και K-medoids χρησιμοποιούνται, ώστε να δημιουργηθούν νέα μοντέλα με μειωμένη χρονική ανάλυση. Τα αποτελέσματα των νέων «μειωμένων» μοντέλων συγκρίνονται με το πλήρες μοντέλο του βασικού σεναρίου, αναλύοντας την αποτελεσματικότητα και την αξιοπιστία της μεθοδολογίας με τεχνικές clustering. Τέλος, σχολιάζονται συνολικά τα αποτελέσματα όλων των σεναρίων, εξάγοντας συμπεράσματα ως προς την πορεία που πρέπει να ακολουθήσει η Ελλάδα για να επιτύχει τους ενεργειακούς στόχους που τίθενται στο μοντέλο επέκτασης.