Συμβολή σταθμών ΑΠΕ και αποθήκευσης ενέργειας στην επάρκεια ισχύος του ελληνικού συστήματος μέσω της τεχνικής Monte Carlo.

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία ερευνά τη συνεισφορά των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας και των Μονάδων Αποθήκευσης Ενέργειας στην επάρκεια ισχύος του συστήματος παραγωγής. Σε αρχική ανάλυση, ορίζεται η έννοια της αξιοπιστίας του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας καθώς και τα βασικά χαρακτηριστικά λειτουργίας του. Δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στην επάρκεια ισχύος του συστήματος παραγωγής, ενώ παράλληλα αναλύονται οι μέθοδοι αξιολόγησης συνεισφοράς στην επάρκεια που προκύπτουν κατόπιν υπολογισμού του Equivalent Firm Capacity (EFC) και του Effective Load Carrying Capability (ELCC). Έπειτα, αναλύονται τα στάδια υλοποίησης του μοντέλου προσομοίωσης του ελληνικού συστήματος ενσωματώνοντας σε αυτό θερμικές μονάδες παραγωγής φυσικού αερίου, φωτοβολταϊκά, χερσαία και υπεράκτια αιολικά πάρκα, υδροηλεκτρικούς σταθμούς καθώς και μονάδες αποθήκευσης. Για την προσομοίωση των θερμικών μονάδων καθώς και για την αξιολόγηση της επάρκειας ισχύος μέσω των δεικτών αξιοπιστίας EENS (Expected Energy Not Served) και LOLE (Loss of Load Expectation) γίνεται χρήση της πιθανοτικής μεθόδου του Monte Carlo. Εξετάζεται η συνεισφορά των υφιστάμενων ΑΠΕ, για το σύστημα του 2030, στην επάρκεια ισχύος μέσω των δεικτών EFC και του ELCC, ενώ παράλληλα γίνονται διερευνήσεις αυξημένης διείσδυσης των ΑΠΕ στο σύστημα με υπολογισμό των αντίστοιχων δεικτών επάρκειας τους. Επιπλέον, προσομοιώνεται η λειτουργία των συστημάτων αποθήκευσης στο σύστημα. Για το σκοπό αυτό, αναπτύσσεται πολιτική διαχείρισης των αποθηκευτικών σταθμών προσανατολισμένη στην επάρκεια ισχύος του συστήματος. Εξετάζεται η συμβολή τόσο ενός ενιαίου αποθηκευτικού σταθμού στην επάρκεια ισχύος όσο και πολλαπλών σταθμών που λειτουργούν ταυτόχρονα στο σύστημα. Για την πρώτη περίπτωση διερευνώνται διαφορετικές διαμορφώσεις αποθηκευτικών σταθμών ενώ για τη δεύτερη αναπτύσσονται και συγκρίνονται διαφορετικές πολιτικές διαχείρισης των πολλαπλών σταθμών. Σε κάθε σενάριο γίνεται υπολογισμός της συνεισφοράς των συστημάτων αποθήκευσης μέσω του δείκτη EFC. Τέλος, συνοψίζονται τα βασικά συμπεράσματα που προκύπτουν από την ανάλυση αναφορικά με τη συμβολή στην επάρκεια ισχύος τόσο των μονάδων ΑΠΕ όσο και των αποθηκευτικών σταθμών. Για την υλοποίηση της παραπάνω ανάλυσης έγινε χρήση του προγραμματιστικού περιβάλλοντος του MATLAB.