Βελτιστοποίηση λειτουργίας αιολικού πάρκου με ενσωματωμένη αποθήκευση υπό περιορισμούς έγχυσης

Abstract

H Ελλάδα, στα πλαίσια των ευρωπαϊκών στόχων, προκειμένου να υπάρξει στροφή της Ευρωπαϊκής Ένωσης προς μια φιλικότερη προς το περιβάλλον ενεργειακή πραγματικότητα, αρχίζει να εισάγει ολοένα και με ταχύτερους ρυθμούς στο εγχώριο ενεργειακό μείγμα τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ). Ωστόσο, μερικές ιδιαιτερότητες των ΑΠΕ, όπως η αδυναμία ελέγχου και η διακύμανση στην παραγωγή τους, τις συνδέουν άρρηκτα με διάφορες μεθόδους αποθήκευσης. Η συνύπαρξη ΑΠΕ με συστήματα αποθήκευσης, κυρίως μπαταρίες, εξετάζεται ολοένα και περισσότερο και φαίνεται ότι σταδιακά θα ενισχυθεί στην Ελλάδα. Στην παρούσα εργασία, αναπτύσσεται ένα μοντέλο γραμμικού προγραμματισμού, το οποίο αποσκοπεί στο να βελτιστοποιήσει τη λειτουργία ενός αιολικού πάρκου με ενσωματωμένη μονάδα αποθήκευσης υπό περιορισμούς έγχυσης ισχύος στο δίκτυο. Η βελτιστοποίηση, η οποία πραγματοποιείται είναι ημερήσια και η συνολική διάρκεια της επένδυσης ανέρχεται στα 20 έτη. Ως μέθοδος αποθήκευσης επιλέγεται η ηλεκτροχημική μέθοδος και ειδικότερα, η μπαταρία ιόντων λιθίου, για την οποία δοκιμάζονται διαφορετικές χωρητικότητες κατά τη διάρκεια της μελέτης. Η μπαταρία ιόντων λιθίου που μελετάται, βρίσκεται πίσω από το μετρητή και δραστηριοποιείται, αποκλειστικά, στο ενεργειακό arbitrage, χρησιμοποιώντας ενέργεια από το αιολικό πάρκο, μη μπορώντας να απορροφήσει απευθείας από το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Παρόλο που, στην παρούσα μελέτη, δεν εξετάζεται η συμμετοχή της μπαταρίας σε άλλες αγορές με πιθανή αύξηση των εσόδων, ο αλγόριθμος δίνει μια σαφή εικόνα για το πως λειτουργεί η μπαταρία σε συνεργασία με ΑΠΕ, σε καταστάσεις περιορισμών. Ειδικότερα, εξετάζονται έξι διαφορετικά σενάρια περιορισμών, τα οποία φτάνουν έως και το 50% της ονομαστικής ισχύος του αιολικού πάρκου, στα οποία παρατηρείται ότι σε χαμηλούς περιορισμούς η μπαταρία επιχειρεί να εκτελέσει arbitrage για μεγιστοποίηση του κέρδους, ενώ σε υψηλότερους περιορισμούς επιχειρεί, κυρίως, να απορροφήσει ενέργεια που υπό άλλες συνθήκες θα είχε περικοπεί. Εν κατακλείδι, μέσω της εξέτασης των διαφορετικών σεναρίων περιορισμών, υπό διαφορετικές διαμορφώσεις μπαταριών, στο διάστημα από το 2025 έως και το 2045 εξάγονται διαφορετικά και χρήσιμα συμπεράσματα ανά διαμόρφωση, έτος ή περιορισμό.