Διερεύνηση των περιθωρίων διείσδυσης Φ/Β και αιολικών σταθμών σε μη διασυνδεδεμένα νησιά

Abstract

Οι πρόσφατα τεθέντες υψηλοί στόχοι διείσδυσης του Εθνικού Σχεδίου Δράσης για τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας και το μεγάλο ενδιαφέρον για υλοποίηση επενδύσεων στον τομέα αυτό καθιστούν αναγκαία την επανεξέταση του διαθέσιμου περιθωρίου διείσδυσης των Α/Π και Φ/Β σταθμών στα συστήματα των Μη Διασυνδεδεμένων Νησιών, στα οποία υπάρχει ήδη υψηλή εγκατεστημένη αιολική ισχύς. Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι να εξεταστούν οι επιπτώσεις από την αύξηση της Φ/Β και αιολικής ισχύος στα αυτόνομα νησιωτικά συστήματα, λαμβάνοντας υπόψη την επικείμενη αύξηση της ζήτησης, τη μεταβολή της σύνθεσης των συμβατικών σταθμών παραγωγής στα επόμενα χρόνια, την εγκατεστημένη και αδειοδοτημένη ισχύ Α/Π και Φ/Β και την προοπτική υλοποίησης υβριδικών αντλησιοταμιευτικών συστημάτων. Προς τούτο χρησιμοποιείται μοντέλο λογιστικής προσομοίωσης που έχει αναπτυχθεί στην προγραμματιστική γλώσσα του περιβάλλοντος Matlab 7.10.0, το οποίο προσομοιώνει την ετήσια λειτουργία των συστημάτων με ωριαίο βήμα, στηριζόμενο στο ισοζύγιο ισχύος και ενέργειας των συστημάτων. Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από τη μελέτη των συστημάτων της Κρήτης και της Σάμου, αντιπροσωπευτικά συστήματα μεγάλου και μικρού μεγέθους αντίστοιχα, κατά τα έτη 2011 και 2015. Ειδικότερα παρουσιάζονται ενεργειακά αποτελέσματα όπως η συμμετοχή των συμβατικών μονάδων, των Φ/Β, των Α/Π και των ΥΒΣ στην κάλυψη της ετήσιας ζήτησης, η προκαλούμενη επίπτωση στη λειτουργία και στη φόρτιση των συμβατικών μονάδων, η διαμόρφωση των τιμών μέγιστων διεισδύσεων ισχύος ΑΠΕ και η επάρκεια στρεφόμενης εφεδρείας καθώς και οικονομικές επιπτώσεις όπως το μέσο κόστος παραγωγής των θερμικών μονάδων και του συστήματος συνολικά. Δεν εξεταζονται ζητήματα που σχετίζονται με τον έλεγχο, τη δυναμική συμπεριφορά και την ευστάθεια των συστημάτων. Ορισμένα από τα εξεταζόμενα μεγέθη επιλέγονται ως ποσοτικοί δείκτες προσδιορισμού της αποδεκτής ισχύος Φ/Β και Α/Π και με εφαρμογή ενδεικτικών ορίων προκύπτουν τα ζητούμενα αποδεκτά περιθώρια.

The ambitious national targets recently set through the Greek National Renewable Energy Action Plan and the high interest for investments on Renewable Energy Industry create the need for evaluating the available wind and PV penetration margin in the networks of non-interconnected islands, where installed wind power penetration is already considerable. The scope of this thesis is to examine the impact of increased PV and wind penetration levels on the operation of non-interconnected island systems, taking into consideration the imminent increase of load demand, the variation of the composition of conventional power plants in the following years, the installed and the licensed wind and PV power and the prospect of operation of Hybrid pumped-storage Power Stations (HPSs). Therefore, a programming model has been used developed on the language of technical computing, Matlab 7.10.0, which simulates the operation of the systems in an annual basis with an hourly simulation step, based on the energy and power balance of the systems. The systems of Crete and Samos, regarded as representative large and small systems respectively, are chosen so as to present the results in years 2011 and 2015. Specifically, the thesis focuses on energy results such as the contribution of the production of conventional units, PV stations, wind farms and HPS to the annual load demand, the impact on the operation and loading of conventional units, the instantaneous RES power penetration levels, the sufficiency of spinning reserve as well as economic results such as the generation cost of thermal units and the overall system. Technical issues related on control, transient behavior and stability of the systems are not examined. The maximum acceptable margin of PV and wind power penetration is determined through the quantification of some of the energy results examined, set as proposed criria, and the application of indicative limits in them.