Υλοποίηση αλγορίθμων ένταξης Υβριδικού Σταθμού Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας σε αυτόνομο ηλεκτρικό σύστημα ενός Μη Διασυνδεδεμένου Νησιού

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η ανάπτυξη αλγορίθμων ένταξης Υβριδικών Σταθμών Παραγωγής στο αυτόνομο ηλεκτρικό σύστημα ενός Μη Διασυνδεδεμένου Νησιού. Ο όρος Υβριδικός Σταθμός αναφέρεται σε έναν συνδυασμένο σταθμό, που αποτελείται από ένα ή περισσότερα αιολικά πάρκα και διατάξεις αντλησιοταμίευσης, τα οποία ανήκουν όλα σε έναν παραγωγό, ο οποίος και τα διαχειρίζεται. Οι Αλγόριθμοι Ένταξης υλοποιήθηκαν στην προγραμματιστική γλώσσα του περιβάλλοντος MatLab (R2010b), χρησιμοποιώντας προγραμματιστικές δομές όπως κλάσεις και αντικείμενα, προσομοιώνοντας την ετήσια λειτουργία του σταθμού με ωριαίο βήμα. Η κατάρτιση των αλγορίθμων στηρίχτηκε στα υπάρχοντα ρυθμιστικά πλαίσια που διέπουν την διαχείριση και τους κανόνες λειτουργίας των μονάδων παραγωγής .Α.Π.Ε και ειδικότερα των ΥΒΣ. Βασικός άξονας μελέτης υπήρξε ο νέος Κώδικας Διαχείρισης Ηλεκτρικών Συστημάτων των ΜΔΝ, ο οποίος θεσπίζει τους κανόνες ένταξης και ημερήσιου προγραμματισμού λειτουργίας των ΥΒΣ. Στα κεφάλαια που ακολουθούν γίνεται αρχικά αναφορά κάποιων βασικών ορισμών, περιγράφεται λεπτομερώς η υφιστάμενη κατάσταση ηλεκτροπαραγωγής των ΜΔΝ, τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της αιολικής ενέργειας και η ανάγκη της ενεργειακής αποθήκευσης. Στην συνέχεια παρουσιάζεται η αρχή λειτουργίας και η διαμόρφωση των ΥΒΣ καθώς και οι δυνατές καταστάσεις λειτουργίας των σταθμών αυτών. Περιγράφεται σε λεπτομέρεια το απομονωμένο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας της Κρήτης με τις υποδομές του και τις ήδη εγκατεστημένες του μονάδες, συμβατικές αλλά και ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Γίνεται παρουσίαση, εν συνεχεία, του ισχύοντος ρυθμιστικού πλαισίου λειτουργίας των ΜΔΝ με ΥΒΣ. Τέλος γίνεται αναλυτική παρουσίαση των αλγόριθμων ένταξης που υλοποιήθηκαν και των αποτελεσμάτων της ένταξης ΥΒΣ εγγυημένης ισχύος 75MW στο σύστημα της Κρήτης.

The scope of this thesis is the development of algorithms for the hourly dispatch of Hybrid Power Plant in an autonomous electrical system of a non-interconnected island . The term Hybrid Station refers to a combined station , consisting of one or more wind farms and pumped-storage devices , which all belong to a producer , who manages them . The Algorithms have been developed in the programming language of MatLab environment, by using programming constructions like classes and objects, simulating the annual operation of the hybrid station in a hourly step. The implementation of algorithms is based on the regulatory operational framework, under which the isolated energy systems must comply in order to operate securely. The mainstay of this study is the new Management Code of Non- Interconnected Islands (NII), which institutes the rules for integration and daily generation dispatch schedule of HPS. At the following chapters, a report of some basic definitions is given at first, following a detailed description of the current electrical supply of the Non-Interconnected Islands, the particular characteristics of wind energy and the need of energy storage. Subsequently the operating principles and the configuration of HPS is depicted along with its potential operation modes. Moreover, the electrical system of Crete is presented, its infrastructure, all the installed units, thermal and the renewable ones. The regulatory operational framework of the isolated electrical systems with integrated HPS is also presented. Lastly, an extensive presentation of the algorithm’s structure is given, along with the annual simulation results of the dispatch of an HPS with guaranteed capacity of 75 MW, in the electrical system of Crete.