Συμβολή Στο Σχεδιασμό Επέκτασης Και Στην Κατανομή Του Κόστους Συστημάτων Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας

Abstract

Η απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας είχε ως αποτέλεσμα το διαχωρισμό των συστημάτων μεταφοράς από τις πρώην καθετοποιημένες επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας. Η τιμολόγηση του φυσικού αυτού μονοπωλίου στο νέο περιβάλλον αγοράς θα πρέπει να προάγει την οικονομική και ασφαλή βραχυπρόθεσμη λειτουργία της αγοράς και του συστήματος, να κατανέμει το ρυθμιζόμενο από τις εποπτικές αρχές απαιτούμενο έσοδο των ιδιοκτητών των εγκαταστάσεων μεταφοράς στους χρήστες του δικτύου με δίκαιο τρόπο και να δίνει σωστά οικονομικά σήματα για νέες επενδύσεις μεταφοράς, παραγωγής και εξοικονόμησης ζήτησης. Ο κύριος στόχος της επέκτασης συστημάτων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας σε απελευθερωμένες αγορές ηλεκτρικής ενέργειας είναι η παροχή ανταγωνιστικών και χωρίς διακρίσεις συνθηκών αγοράς στους συμμετέχοντες στην αγορά διατηρώντας συγχρόνως την αξιοπιστία και την ασφάλεια του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας σε αποδεκτά επίπεδα. Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι: i) η εφαρμογή και αξιολόγηση διαφόρων μεθόδων κατανομής του σταθερού κόστους της μεταφοράς στους χρήστες του δικτύου και ii) η ανάπτυξη νέων μεθόδων και εργαλείων βελτιστοποίησης για την αντιμετώπιση των αβεβαιοτήτων που υπεισέρχονται στο πρόβλημα της επέκτασης συστημάτων μεταφοράς στο απελευθερωμένο περιβάλλον αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας.Στα πλαίσια της διατριβής αρχικά εξετάζεται η εφαρμογή διαφόρων μεθόδων προσεγγιστικής ανίχνευσης των ροών φορτίου και κατανομής του ετήσιου κόστους της μεταφοράς με βάση τη προσεγγιστική χρήση των εγκαταστάσεών της σε αγορά τύπου κοινοπραξίας. Στη συνέχεια αναπτύσσεται μια νέα μέθοδος κατανομής του ετήσιου κόστους κάθε εγκατάστασης του δικτύου μεταφοράς σε αγορά τύπου κοινοπραξίας με βάση τη χρήση μιας βέλτιστης (μικρότερης δυνατής όσον αφορά την ασφάλεια Ν-1) μεταφορικής ικανότητας της εγκατάστασης. Η χρήση της εγκατάστασης αυτής υπολογίζεται προσεγγιστικά χρησιμοποιώντας τους συντελεστές κατανομής για τη χρονική στιγμή μέσα στο έτος όπου το σύστημα έχει ανάγκη τη μεγαλύτερη βέλτιστη ικανότητα μεταφοράς της εγκατάστασης. Η προτεινόμενη μέθοδος μπορεί να αντιληφθεί και να χρεώσει ανάλογα τους περισσότερο ωφελημένους από τις διάφορες συνθήκες λειτουργίας του συστήματος και από την ύπαρξη των νέων ή και παλαιών εγκαταστάσεων του δικτύου. Στο τέλος της διατριβής πραγματοποιείται σύγκριση και παράλληλη εφαρμογή της προτεινόμενης μεθόδου κατανομής του ετήσιου κόστους της μεταφοράς με την οριακή τιμολόγηση της μεταφοράς τόσο για το σύνολο του δικτύου όσο και αποκλειστικά για τις νέες εγκαταστάσεις του.Στο δεύτερο σκέλος της διατριβής αρχικά αναπτύσσεται ένας βελτιωμένος αλγόριθμος αρμονικής αναζήτησης και εφαρμόζεται στο πρόβλημα βελτιστοποίησης μικτού ακέραιου προγραμματισμού της στατικής επέκτασης συστημάτων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Στη συνέχεια προτείνεται μια νέα μορφοποίηση της πιθανοτικής επέκτασης συστημάτων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας μέσω εισαγωγής ενός άνω ορίου στην πιθανή αποκοπή φορτίου κατά την αιχμή του συστήματος. Για την επίλυση του πιθανοτικού αυτού προβλήματος αναπτύχθηκε η μέθοδος αποσύνθεσης Benders σε συνδυασμό με την πιθανοτική μέσω Monte Carlo αναπαράσταση των δεδομένων εισόδου (φορτίο αιχμής, διαθεσιμότητα εγκαταστάσεων δικτύου και παραγωγή από αιολικά πάρκα). Τέλος προτείνονται δύο διαφορετικές μορφοποιήσεις κόστους-οφέλους για την αντικειμενική συνάρτηση του προβλήματος επέκτασης συστημάτων μεταφοράς σε απελευθερωμένο περιβάλλον αγοράς ανάλογα με το αν η αναζητούμενη λύση επέκτασης του δικτύου αφορά εμπορική επένδυση ή πρόκειται για επένδυση που έχει ως στόχο τη βελτίωση της οικονομικής λειτουργίας του συστήματος. Η επίλυση των προβλημάτων αυτών πραγματοποιείται μέσω εφαρμογής του προτεινόμενου βελτιωμένου αλγορίθμου αρμονικής αναζήτησης χρησιμοποιώντας οριακή τιμολόγηση της μεταφοράς με ενσωματωμένο το κόστος ασφάλειας Ν-1 στις τοπικές οριακές τιμές των ζυγών και λαμβάνοντας υπόψη τη βέλτιστη μεταφορική ικανότητα των γραμμών του δικτύου σαν κριτήριο επιλογής των υποψήφιων προς επέκταση κλάδων.