Αξιολόγηση τεχνολογικών λύσεων και έργων για την αύξηση της διείσδυσης των ΑΠΕ στο δίκτυο διανομής των ΜΔΝ (Μη Διασυνδεδεμένων Νησιών) μέσω δεικτών KPIs

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η υλοποίηση προτάσεων-σεναρίων για την αύξηση της διείσδυσης των ΑΠΕ στο ηλεκτρικό σύστημα της Κρήτης και η αξιολόγηση αυτών μέσω των δεικτών KPIs. Οι επενδύσεις αυτές εστιάζονται στον έλεγχο του οικιακού φορτίου με την διαχείριση οικιακών συσκευών. Πιο αναλυτικά, αρχικά, περιγράφεται η έννοια του ευφυούς δικτύου (smart grid) και τα πλεονεκτήματα του έναντι του υπάρχοντος δικτύου. Επίσης, αναφέρονται οι τεχνολογικές εφαρμογές που συναντούνται στα smart grids, καθώς και ορισμένα από τα πρότυπα που έχουν αναπτυχθεί για την ορθή λειτουργία τους. Η σύνδεση των ευφυών δικτύων με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι αναπόσπαστη, γι’ αυτό το λόγο μελετάται η δυνατότητα αύξησης της διείσδυσης των ΑΠΕ (μελλοντικός στόχος Ευρωπαϊκής Ένωσης ) και τα εμπόδια που υπάρχουν σ’ αυτό το εγχείρημα. Στη συνέχεια, γίνεται εκτενής αναφορά στους δείκτες αξιολόγησης KPIs (Key Performance Indicators). Δίνεται ο ορισμός, η δομή και οι επιμέρους κατηγορίες των δεικτών που έχει ορίσει η EEGI (European Electricity Grid Initiative). Ακολουθεί η περιγραφή των τεχνικών παραμέτρων του ηλεκτρικού συστήματος, όπως είναι οι περιορισμοί διείσδυσης, η καμπύλη κόστους καυσίμου και ο συντελεστής εκπομπών CO2 και έπειτα περιγράφεται συγκεκριμένα το ηλεκτρικό σύστημα της Κρήτης και τα τεχνικά του χαρακτηριστικά. Στη συνέχεια, δίνονται αναλυτικά οι ορισμοί και οι τύποι υπολογισμού των KPIs που χρησιμοποιήσαμε για την αξιολόγηση των επενδύσεων καθώς και τα σενάρια που προβήκαμε για τη βελτίωση του ηλεκτρικού συστήματος. Θεωρώντας ως έτος βάσης το έτος 2012, η ετήσια ανά ώρα ζήτηση του θα αποτελέσει το σενάριο αναφοράς-BAU. Το πρώτο σενάριο που μελετήθηκε αφορά την αύξηση της εγκατεστημένης αιολικής ισχύος μέχρι ο συντελεστής χρησιμοποίησης (capacity factor) να λάβει μία οριακή τιμή. Στο δεύτερο και στο τρίτο σενάριο μελετάται και αναλύεται ο έλεγχος της λειτουργίας του πλυντηρίου ρούχων και του κλιματιστικού αντίστοιχα. Αφού ελεγχθεί το μέγιστο δυνατό φορτίο αυτών των δύο οικιακών συσκευών, υπολογίσαμε τους δείκτες KPIs και αξιολογήσαμε την τελική κατάσταση του ηλεκτρικού συστήματος της Κρήτης. Όλα τα σενάρια υλοποιήθηκαν με τη βοήθεια του προγράμματος Matlab.

The purpose of this diploma thesis is the implementation of technical solutions-suggestions for the increase of the RES penetration in Cretan electrical system and their evaluation through KPIs indicators. These investments are focused on the control of the household load by managing household appliances. More thoroughly: the concept of smart grid is described and its advantages versus the existing grid are presented. Moreover, the technological applications that are applicable in smart grids are also mentioned, as well as certain standards that have been developed to ensure their proper function. The relation of the smart grids with the renewable energy resources is integral, and that is why the possibility of increase of the penetration of the RES (future goal of the European Union) and the obstacles that exist in this project are studied. Then there is an extensive reference to the KPI (Key Performance Indicators). There, we give the definition, the structure and the sub-categories of the indicators that have been stated by the EEGI (European Electricity Grid Initiative). Τhe description of the technical parameters of the electrical system is given, such as the restrictions of penetration, the curve of fuel cost and the emission coefficient CO2 and then the Cretan electrical system and its technical features is specifically described. Thereafter, the definitions and the types of calculation of the KPIs that we used for the evaluation of the investments are given in detail as well as the scenarios we proceeded with, for the improvement of the electrical system. Regarding 2012 as a year of base, its annual search per hour will constitute the Business-As-Usual scenario (BAU). The first scenario that has been studied is about the increase of the installed wind power capacity until the capacity factor takes a limit value. In the second and third scenario of the washing machine and the air-conditioning functional control is studied and analysed. After the maximum load manipulation of these two household appliances, we calculated the KPI indicators and evaluated the final condition of the Cretan electrical system. All scenarios were implemented using the Matlab program.