Αξιοπιστια Συστηματων Ηλεκτρικης Ενεργειας Σε Περιβαλλον Ανταγωνιστικης Αγορας Και Επιπτωσεις Των Ανανεωσιμων Πηγων Ενεργειας

Abstract

Τα κίνητρα που ευνοούν τη διείσδυση των ανανεώσιμων πηγών στα σύγχρονα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας είναι πολλά. Οι εγκαταστάσεις διαφόρων μορφών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μπορούν να συνεισφέρουν σημαντικά στην κάλυψη της ζήτησης φορτίου των συστημάτων διατηρώντας σε χαμηλά επίπεδα το κόστος λειτουργίας τους και τις αντίστοιχες περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Επιπλέον, το νέο καθεστώς που έχει διαμορφωθεί τα τελευταία χρόνια, στο πλαίσιο της ανταγωνιστικής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας, ευνοεί ακόμα περισσότερο τη διείσδυση των ανανεώσιμων πηγών και ένας συνεχώς αυξανόμενος αριθμός σχετικών επενδύσεων λαμβάνει χώρα σε εθνικό και διεθνές επίπεδο καθιστώντας δυνατή την ύπαρξη πολλών ανεξάρτητων παραγωγών. Όμως, η αυξημένη διείσδυση των αντίστοιχων μονάδων παραγωγής μπορεί να προκαλέσει σημαντικά προβλήματα στην υπάρχουσα στάθμη της αξιοπιστίας λειτουργίας και στη λειτουργική απόδοση των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας καθώς η στάθμη διαθεσιμότητας και η αποτελεσματική τους χρήση περιορίζεται σημαντικά από την εξάρτησή τους από απρόβλεπτα και τυχαία μεταβαλλόμενα καιρικά φαινόμενα. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με νέες τεχνολογίες και λειτουργικές πρακτικές που εφαρμόζονται έτσι ώστε να βελτιωθεί η λειτουργική συμπεριφορά των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας και να επιτευχθούν καλύτερα και οικονομικότερα επίπεδα παροχής ισχύος στους καταναλωτές τους, καθιστά επιτακτική την ανάγκη για ανάπτυξη κατάλληλων εργαλείων τα οποία θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προσομοίωση της λειτουργίας των συστημάτων και την ποσοτικοποίηση των επιπτώσεων που έχουν τα διάφορα χαρακτηριστικά τους σε αυτή. Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή έχει ως αντικείμενο την ανάπτυξη κατάλληλων μεθοδολογιών ανάλυσης της αξιοπιστίας λειτουργίας και της συνολικής λειτουργικής απόδοσης των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας στα οποία υπάρχει διείσδυση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας ή/και εφαρμογή νέων λειτουργικών διαδικασιών. Σε κάθε περίπτωση προσομοιώνονται ρεαλιστικά τα βασικά χαρακτηριστικά λειτουργίας των συστημάτων και εξετάζονται εναλλακτικοί τρόποι σχεδιασμού και λειτουργίας τους έτσι ώστε να προκύψουν συμπεράσματα για τον τρόπο με τον οποίο τα χαρακτηριστικά αυτά επηρεάζουν τη λειτουργική απόδοσή τους. Το εργαλείο υλοποίησης των ανεπτυγμένων μεθοδολογιών είναι η ακολουθιακή μέθοδος προσομοίωσης Monte - Carlo η οποία αποτελεί μία στοχαστική διαδικασία που προσομοιώνει τη λειτουργία κάθε συστήματος κατά χρονολογική σειρά. Η βασική θεώρηση στην οποία στηρίζεται η μέθοδος είναι ότι κάθε παράμετρος του συστήματος αποτελεί μία τυχαία μεταβλητή η οποία προσομοιώνεται από μία κατάλληλη πιθανοτική κατανομή και ο συνδυασμός της κατάστασης για όλες τις παραμέτρους δίνει την κατάσταση του συστήματος. Τελικά, προσομοιώνεται ένας μεγάλος αριθμός δειγμάτων έτσι ώστε να μελετηθούν ακόμα και οι πιο σπάνιες περιπτώσεις λειτουργίας του συστήματος.