Upgrade of a photovoltaic station to hybrid: Optimal sizing and operation of an electrical energy storage unit

Μοσχοβίτης, Ανδρέας; Moschovitis, Andreas

dc.contributor.author	Μοσχοβίτης, Ανδρέας	el
dc.contributor.author	Moschovitis, Andreas	en
dc.date.accessioned	2025-04-15T11:20:45Z
dc.date.available	2025-04-15T11:20:45Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61759
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.29455
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Παραγωγή και Διαχείριση Ενέργειας”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Συστήματα Αποθήκευσης Ηλεκτρικής Ενέργειας	el
dc.subject	Βέλτιστη Διαστασιολόγηση	el
dc.subject	Φωτοβολταϊκά Συστήματα	el
dc.subject	Υβριδικοί Σταθμοί	el
dc.subject	Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας	el
dc.subject	Battery Energy Storage Systems	en
dc.subject	Optimal Sizing	en
dc.subject	Renewables	en
dc.subject	Hybrid Stations	en
dc.subject	Photovoltaic Plants	en
dc.title	Upgrade of a photovoltaic station to hybrid: Optimal sizing and operation of an electrical energy storage unit	en
dc.title	Αναβάθμιση Φωτοβολταϊκού Σταθμού σε Υβριδικό: Βέλτιστη Διαστασιολόγηση και Λειτουργία Μονάδας Αποθήκευσης Ηλεκτρικής Ενέργειας	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Συστήματα Αποθήκευσης Ηλεκτρικής Ενέργειας	el
heal.classification	Βέλτιστη Διαστασιολόγηση	el
heal.classification	Battery Energy Storage Systems	en
heal.classification	Optimal Sizing	en
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-10-30
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία διερευνά την αναβάθμιση φωτοβολταϊκών (Φ/Β) συστημάτων με λύσεις αποθήκευσης ενέργειας, με στόχο την ενίσχυση την μεγιστοποίηση των κερδών του επενδυτή. Αρχικά, παρέχεται μια επισκόπηση της τεχνολογίας των Φ/Β συστημάτων, η διείσδυσή τους στα υπάρχοντα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας και το ρυθμιστικό πλαίσιο που διέπει τις εγκαταστάσεις αυτές στην Ελλάδα. Το δεύτερο κεφάλαιο εξετάζει τις μονάδες αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας, αξιολογώντας την ωριμότητα της τεχνολογίας τους και αναλύοντας την αναγκαιότητα χρήσης τους για την αντιμετώπιση της διακοπτόμενης παραγωγής και της ζήτησης στο δίκτυο. Η μελέτη επικεντρώνεται στη συνέχεια σε υβριδικά συστήματα Φ/Β που ενσωματώνουν αποθήκευση, περιγράφοντας τις τεχνικές και νομοθετικές παραμέτρους στο Ελληνικό πλαίσιο, καθώς και ενδεχόμενες επεκτάσεις της νομοθεσίας για την υποστήριξη των υβριδικών εγκαταστάσεων. Κεντρικό σημείο της έρευνας είναι η εφαρμογή γραμμικού προγραμματισμού για τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας των υβριδικών συστημάτων υπό συνθήκες αβεβαιότητας, χρησιμοποιώντας ειδικότερα το στοχαστικό πρόβλημα βελτιστοποίησης δύο σταδίων. Τεχνικές ομαδοποίησης εφαρμόζονται για την ανάλυση ιστορικών δεδομένων, παρέχοντας χρήσιμες πληροφορίες στο μοντέλο βελτιστοποίησης αναφορικά με σημαντικές παραμέτρους, όπως η Φ/Β παραγωγή και οι τιμές της ηλεκτρικής ενέργειας. Το μοντέλο βελτιστοποίησης που αναπτύχθηκε περιλαμβάνει αναλυτικές εισόδους δεδομένων, όπως ιστορικά δεδομένα παραγωγής και τιμών, καθώς και περιορισμούς και μεταβλητές που σχετίζονται με το υπό μελέτη σύστημα. Τα αποτελέσματα διερευνούν την επίδραση διαφορετικών επιτοκίων αναγωγής στη βιωσιμότητα του συστήματος και στην αναγκαία αποθηκευτική ικανότητα, παρέχοντας χρήσιμες πληροφορίες για τις βέλτιστες προδιαγραφές αποθήκευσης και ισχύος για βιώσιμη λειτουργία. Η εργασία καταλήγει με επενδυτικές συστάσεις, καθορίζοντας τον ιδανικό αριθμό αντιπροσωπευτικών ημερών και τις βέλτιστες προδιαγραφές αποθήκευσης και ισχύος για τα Φ/Β συστήματα με αποθήκευση. Οι μελλοντικές κατευθύνσεις έρευνας περιλαμβάνουν την αξιολόγηση της υποβάθμισης των μπαταριών με την πάροδο του χρόνου, ανάλυση ευαισθησίας ως προς τις τιμές ηλεκτρικής ενέργειας και την αυτόνομη λειτουργία και συμμετοχή σε πολλαπλές αγορές ενέργειας. Στόχος της παρούσας μελέτης είναι να συνεισφέρει στη μετάβαση της Ελλάδας προς ένα σύγχρονο ενεργειακό σύστημα, αναδεικνύοντας τα οφέλη και τη βιωσιμότητα των υβριδικών συστημάτων Φ/Β με αποθήκευση.	el
heal.abstract	This thesis explores the upgrade of photovoltaic (PV) systems with energy storage solutions to maximize the revenues of the investor. Initially, it provides an overview of PV technologies, the penetration of PV systems into existing electricity grids, and the regulatory framework that governs these installations in Greece. The second chapter examines electrical energy storage units, assessing the maturity of storage technologies and discussing their necessity in addressing intermittency and grid demand. The study then focuses on hybrid PV systems that incorporate storage, outlining the technical and legislative considerations in the Greek context, along with potential regulatory expansions to support hybrid installations. A core component of this thesis involves applying linear programming techniques to optimize hybrid system operations under uncertainty, specifically through two-stage stochastic optimization. Clustering techniques are employed to analyze historical data, informing the optimization model on key parameters such as PV production and electricity prices. The optimization model developed includes detailed data inputs, such as historical production and price data, as well as constraints and variables specific to the station under analysis. Results explore the impact of various discount rates on the system’s economic feasibility and storage capacity, providing insights into the optimal storage and power requirements for sustainable operation. The thesis concludes with investment recommendations, identifying the ideal number of representative days and optimal storage and power capacity for PV systems with storage. Future research directions are suggested, including battery degradation over time, sensitivity analysis of electricity prices, and exploring autonomous operation and multi-market participation for these hybrid systems. This research aims to contribute to Greece’s energy transition by demonstrating the benefits and feasibility of PV-storage hybrid systems in a modern grid environment.	en
heal.advisorName	Παπαβασιλείου, Αντώνιος	el
heal.advisorName	Papavasiliou, Anthony	en
heal.committeeMemberName	Δημέας, Άρης-Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	false