Μέθοδοι επιμερισμού κόστους διορθωτικών ενεργειών για το συντονισμό της διασυνοριακής συνεργασίας μεταξύ Διαχειριστών Συστημάτων Μεταφοράς (ΔΣΜ) ηλεκτρικής ενέργειας

Σταυρόπουλος, Ηλίας; Stavropoulos, Ilias

dc.contributor.author	Σταυρόπουλος, Ηλίας	el
dc.contributor.author	Stavropoulos, Ilias	en
dc.date.accessioned	2024-02-26T09:48:21Z
dc.date.available	2024-02-26T09:48:21Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58950
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26646
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Παραγωγή και Διαχείριση Ενέργειας”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Μέθοδοι αποδόμησης ροής ισχύος	el
dc.subject	Διαμοιρασμός κόστους συμφόρησης	el
dc.subject	Επίλυση συμφόρησης	el
dc.subject	Διαχειριστές συστημάτων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας	el
dc.subject	Περιφερειακά συντονιστικά κέντρα	el
dc.subject	Power flow decomposition methods	en
dc.subject	Cost allocation methods	en
dc.subject	Redispatching	en
dc.subject	Transmission system operators	en
dc.subject	Regional coordination centres	en
dc.title	Μέθοδοι επιμερισμού κόστους διορθωτικών ενεργειών για το συντονισμό της διασυνοριακής συνεργασίας μεταξύ Διαχειριστών Συστημάτων Μεταφοράς (ΔΣΜ) ηλεκτρικής ενέργειας	el
heal.type	masterThesis
heal.secondaryTitle	Cost allocation methods for remedial actions to coordinate cross-border cooperation between Transmission System Operators (TSOs) of electric energy.	en
heal.generalDescription	Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία έχει σκοπό την ανάλυση και προσομοίωση της μεθόδου επιμερισμού του κόστους που προκύπτει από τις ενέργειες επίλυσης της συμφόρησης, όταν αυτή παρατηρείται σε γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας του διασυνδεδεμένου συστήματος της Ευρώπης. Με αφορμή την συνεργασία μεταξύ των TSOs (Transmission System Operators) ο ACER (Agency for the Cooperation of Energy Regulators) εισήγαγε νέες αρμοδιότητες στα RSCs (Regional Security Centers) τα οποία αναβαθμίζονται σε RCCs (Regional Coordination Centers). Σε αυτές τις αρμοδιότητες περιλαμβάνεται ο επιμερισμός του κόστους επίλυσης της συμφόρησης μεταξύ των TSOs που είναι υπεύθυνοι για την δημιουργία αυτής. Στην εργασία γίνεται προσέγγιση όλων των διαδικασιών που εισάγει ο ACER με εφαρμογή και επίλυση κατάλληλων προβλημάτων Γραμμικού Προγραμματισμού (Linear Programming) και Ροής Φορτίου (Power Flow). Στην συνέχεια γίνεται εφαρμογή διαφορετικών μεθόδων αποδόμησης της ροής (Line Decomposition Methods) σε διαφορετικά συστήματα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας με σκοπό την κατανομή του κόστους στους υπεύθυνους, για την εμφάνιση της συμφόρησης, TSOs. Σκοπός είναι η εφαρμογή της νέας αυτής μεθόδου σε συστήματα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας και η εξαγωγή συμπερασμάτων για τον τρόπο που κατανέμεται το κόστος στους υπεύθυνους, για την δημιουργία της συμφόρησης, TSOs και τους κύριους παράγοντες που επηρεάζουν το αποτέλεσμα της μεθόδου.	el
heal.classification	Σύστηματα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας	el
heal.classification	Γραμμικός προγραμματισμός	el
heal.classification	Electric power transmission networks	en
heal.classification	Linear programming	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-10-25
heal.abstract	Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία έχει σκοπό να μελετήσει και να εφαρμόσει το σύνολο της μεθοδολογίας που προτάθηκε από τον ACER (Agency for the Cooperation of Energy Regulators) με σκοπό τον επιμερισμό του κόστους διορθωτικών ενεργειών που δημιουργείται από την επίλυση της συμφόρησης. Στο παρελθόν μέχρι και σήμερα το κόστος επίλυσης της συμφόρησης επωμίζεται ο TSO (Transmission System Operator) που είναι υπεύθυνος για την ζώνη ελέγχου που ανήκει το στοιχείο με συμφόρηση. Με την δημοσίευση της πρόσφατης μεθοδολογίας από τον ACER, το κόστος από την επίλυση της συμφόρησης θα επωμίζονται οι TSO s που είναι υπεύθυνοι για την δημιουργία αυτής, και όχι απαραίτητα ο TSO στην ζώνη ελέγχου του οποίου εμφανίζεται η συμφόρηση. Σκοπός της νέας μεθοδολογίας είναι να περιοριστούν φαινόμενα κατά τα οποία ροές, που η δημιουργία τους οφείλεται στην παραγωγή και κατανάλωση ισχύος στους κόμβους της ζώνης ελέγχου ενός TSO, οδηγούν σε εμφάνιση συμφόρησης σε στοιχεία που ανήκουν σε ζώνη ελέγχου διαφορετικού TSO, ο οποίος δεν ευθύνεται για την ύπαρξη τους. Τέτοια φαινόμενα είναι συχνότερα σε χώρες της κεντρικής Ευρώπης λόγω της ύπαρξης πολλών ζωνών σε ένα αρκετά ανεπτυγμένο και επαρκώς διασυνδεδεμένο σύστημα γραμμών μεταφοράς. Υπεύθυνοι για την εφαρμογή της μεθοδολογίας είναι τα RCCs (Regional Coordination Centers) σε συνεργασία με τους αντίστοιχους TSOs. Αναλυτικότερα η μέθοδος έχει ως αφετηρία τα αποτελέσματα της Ευρωπαϊκής Αγοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας. Τα RCCs γνωρίζοντας τα αποτελέσματα της αγοράς και ένα σύνολο XRAs (Cross-Border Relevant Remedial Actions), τα οποία έχουν συμφωνηθεί με τους αντίστοιχους TSO ss, εκτελεί προσομοιώσεις ροής φορτίου με χρήση του CGM (Common Grid Model) με σκοπό να ανιχνεύσει την ύπαρξη συμφόρησης. Στην περίπτωση που ανιχνευθεί συμφόρηση σε στοιχείο, το οποίο εκ των προτέρων έχει συμφωνηθεί από το σύνολο των TSO ως ικανό για εφαρμογή της παρούσας μεθοδολογίας, τα RCCs ακολουθούν κατάλληλες ενέργειες. Αρχικά τα RCCs εφαρμόζooυν μία διαδικασία βελτιστοποίησης που έχει σκοπό να επιλύσει την συμφόρηση με χρήση των οικονομικότερων XRAs, τα οποία έχουν κάνει διαθέσιμα οι TSOs. Η διαδικασία αυτή καλείται CROSA (Coordinated Regional Operational Security Assessment) και αποτέλεσμα αυτής είναι το RAO (Remedial Action Optimisation), ένα σύνολο βέλτιστων XRAs που αν εφαρμοστούν θα επιλύσουν την συμφόρηση. Τα αποτελέσματα αυτά αποστέλλονται στους κατάλληλους TSOs και δεν έχουν υποχρεωτικό χαρακτήρα. Η διαδικασία αυτή ενέχει κάποιο κόστος το οποίο στην συνέχεια πρέπει να κατανεμηθεί ανά TSO υπεύθυνο για την δημιουργία της συμφόρησης. Στην παρούσα εργασία τα βήματα, που ήδη περιεγράφηκαν, προσεγγίστηκαν με την εφαρμογή Energy Dispatch για να προκύψουν τα αποτελέσματα της αγοράς και με την εφαρμογή Ανακατανομής (Redispatching) για την επίλυση της συμφόρησης και την εύρεση των βέλτιστων XRAs. Η συνέχεια της μεθοδολογίας εφαρμόστηκε όσο το δυνατόν πιο πιστά στην πραγματική, με παραδοχές όπου κρίθηκε απαραίτητο. Στην συνέχεια τα RCCs πρέπει να διαμοιράσουν το κόστος αυτό ανά στοιχείο με συμφόρηση, ικανό για εφαρμογή της μεθοδολογίας, το οποίο ονομάζεται XNEC (Cross-border relevant network element with contingency). Η διαδικασία αυτή εκτελείται με μία μέθοδο που δημιούργησε ο ACER με την σύμφωνη γνώμη των TSOs και ονομάζεται LCBM (Least Cost Based Mapping). Η μέθοδος αυτή αντιμετωπίζει κάθε συμφόρηση ξεχωριστά και αποδίδει σε κάθε στοιχείο (XNEC) το ελάχιστο δυνατό κόστος για την επίλυση της συμφόρησης που εμφανίζεται σε αυτό. Με βάση το ελάχιστο κόστος διαμοιράζει αναλογικά το συνολικό κόστος επίλυσης της συμφόρησης ανά XNEC. Με την ολοκλήρωση του επιμερισμού κόστους ανά XNEC έπεται η αποδόμηση της ροής στις γραμμές με συμφόρηση. Για την επίτευξη της αποδόμησης της ροής ο ACER προτείνει την PFC (Power Flow Coloring) ως την καταλληλότερη μέθοδο. Στην παρούσα εργασία εκτός της PFC μελετήθηκε η μέθοδος FLD (Full Line Decomposition), καθώς και μία παραλλαγή της κλασικής PFC, την PFC που προτάθηκε από τον Vlaisavljevic. Σκοπός της αποδόμησης της ροής είναι ο κατακερματισμός της ροής που προκαλεί συμφόρηση στις βασικές ροές που προτείνει ο ACER και την εύρεση του TSO που τις δημιουργεί. Μετά το πέρας της αποδόμησης της ροής ακολουθεί η κατάλληλη επεξεργασία των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από την εφαρμογή της, όπως περιγράφεται από την μεθοδολογία. Στην παρούσα εργασία γίνεται επεξήγηση και ανάλυση των μεθόδων που διέπουν το σύνολο της μεθοδολογίας, η οποία εφαρμόζεται σε τεχνητά συστήματα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας κατάλληλα για την περαιτέρω κατανόηση της λειτουργίας των μεθόδων και στην συνέχεια εφαρμόζεται σε τεχνητά συστήματα μεταφοράς, ευρέως γνωστά στην βιβλιογραφία. Τελικά εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα για το σύνολο της μεθοδολογίας και τους παράγοντες που την επηρεάζουν.	el
heal.abstract	The present master's thesis aims to study and implement the entire methodology proposed by ACER (Agency for the Cooperation of Energy Regulators), with the purpose of distributing the cost of corrective actions resulting from congestion resolution. In the past, up to the present day, the cost of congestion resolution has been borne by the TSO (Transmission System Operator) responsible for the control area to which the congested element belongs. With the recent methodology published by ACER, the cost of congestion resolution will be borne by the TSOs responsible for its creation. The goal of the new methodology is to eliminate situations in which flows lead to costs for a TSO that is not responsible for their existence. Such phenomena are more common in Central European countries due to the presence of multiple zones in a well developed and interconnected transmission grid system. The RCCs (Regional Coordination Centers), in collaboration with the respective TSOs, are responsible for implementing this methodology. More specifically, the methodology is based on the results of the European Electricity Market. The RCCs, knowing the market results and a set of XRAs (Cross Border Relevant Remedial Actions) agreed upon by the respective TSOs, perform power flow simulations using the CGM (Common Grid Model) to detect congestion. In case congestion is detected in an element that has been preapproved by all TSOs for applying this methodology, the RCCs take appropriate actions. Initially, the RCCs apply an optimization process called CROSA (Coordinated Regional Operational Security Assessment) aimed at resolving congestion using the most cost effective XRAs made available by the TSOs. The result of this process is the RAO (Remedial Action Optimisation), a set of optimal XRAs, when applied, will resolve congestion. These results are then shared to the relevant TSOs and their application are not mandatory. This process involves a cost that must be subsequently allocated to the TSO responsible for creating the congestion. In this thesis, the steps described above are approached through the application of Energy Dispatch to obtain market results and through the application of Redispatching for congestion resolution and optimal XRA determination. The continuation of the methodology is applied as faithfully as possible to the actual system with assumptions where are necessary. Subsequently, the RCCs must distribute this cost on a per congested element basis using a method developed by ACER,called LCBM (Least Cost Based Mapping). This method addresses each congestion separately and allocates the minimum possible cost for resolving congestion in each element. Based on the minimum cost, the total cost is proportionally distributed among the XNECs (Cross border relevant network elements with contingency). After the cost allocation per XNEC, the decompostion of the flows in the congested lines follows. To achieve flow decomposition , ACER recommends the use of PFC (Power Flow Coloring) as the most suitable method. In this thesis, in addition to PFC, the FLD (Flow Line Decomposition) method, is studied, as well as a variation of the classic PFC method proposed by Vlaisavljevic. The purpose of flow decomposition is to break down the flows causing congestion into their components and identify who creates congestion. The purpose of decomposing the flow is to fragment the flow that causes congestion in the main flows proposed by ACER and to identify the TSO responsible for them. After completing the decomposition of the flow, appropriate processing of the results obtained from its application fo llows, as described in the methodology. This work provides an explanation and analysis of the methods governing the entire methodology, which is applied to artificial electricity transmission systems suitable for a deeper understanding of the methods' operation. It is subsequently applied to artificial transmission systems widely known in the literature. Ultimately, valuable conclusions are drawn regarding the entire methodology and the factors that influence it.	en
heal.advisorName	Παπαβασιλείου, Αντώνης	el
heal.committeeMemberName	Παπαβασιλείου, Αντώνης	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Κορρές, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	118 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false