Οικονομικά Οφέλη και Πλεονεκτήματα των Μονάδων Διεσπαρμένης Παραγωγής σε Δίκτυα Χαμηλής Τάσης

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της επίδρασης της διεσπαρμένης παραγωγής σε ένα σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας και η εκτίμηση των οικονομικών οφελών που αυτή αποφέρει. Επίσης, αξιολογείται η λειτουργία ενός δικτύου ως μικροδίκτυο, μετά την ενσωμάτωση μονάδων μικροπαραγωγής σε αυτό, ενώ γίνεται μία προσπάθεια να μεταφραστούν σε χρηματικές μονάδες τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα που προέρχονται από αυτή τη λειτουργία και στη συνέχεια να διαμοιραστούν σε όλους τους εμπλεκόμενους φορείς. Επιπλέον, δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στα έξυπνα δίκτυα, τα δίκτυα του μέλλοντος, στην ανάπτυξη των οποίων οδηγούν οι αυξημένες ενεργειακές απαιτήσεις και οι ανάγκες της ψηφιακής εποχής. Στα δύο πρώτα κεφάλαια γίνεται μια εισαγωγή στο Ελληνικό Ενεργειακό Σύστημα και τις πρωτογενείς πηγές ενέργειας, στην αγορά της ηλεκτρικής ενέργειας αλλά και στην νομοθεσία που τη διέπει. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται οι τεχνολογίες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και τα χαρακτηριστικά τους. Στα δύο επόμενα κεφάλαια, αναλύονται και ποσοτικοποιούνται τα οικονομικά οφέλη και οι δαπάνες που συνδέονται με τη διείσδυση της διεσπαρμένης παραγωγής. Στο έκτο κεφάλαιο, γίνεται εκτενής αναφορά στη δομή, τη λειτουργία και τον έλεγχο των μικροδικτύων, καθώς επίσης στις πολιτικές συμμετοχής τους στην αγορά ηλεκτρικής ενέργειας και στις αντίστοιχες πολιτικές αποκοπής φορτίου. Στο έβδομο κεφάλαιο, επιχειρείται η μετάβαση από το σήμερα στο αύριο. Συγκεκριμένα, εξετάζονται τα χαρακτηριστικά των έξυπνων δικτύων και οι τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή των ήδη υπαρχόντων δικτύων σε ευφυή δίκτυα. Στα δύο τελευταία κεφάλαια, εφαρμόζονται σε ένα δίκτυο χαμηλής τάσης 17 ζυγών, οι εξισώσεις ροής φορτίου και ανάλυσης ευαισθησίας, που παρουσιάζονται στο κεφάλαιο 5, για τον υπολογισμό του χρόνου αναβολής της επένδυσης σε στοιχεία του δικτύου, του κέρδους που απορρέει από αυτήν και της τάσης των ζυγών. Οι προσομοιώσεις υλοποιούνται με τη βοήθεια του προγράμματος Matlab. Τέλος, παρουσιάζεται μία μέθοδος υπολογισμού και διαμοιρασμού για τα κόστη και τα κέρδη, τα οποία προέρχονται από την εγκατάσταση μονάδων μικροπαραγωγής σε ένα δίκτυο χαμηλής τάσης. Από τις εφαρμογές αυτές, εξάγονται συμπεράσματα που αποδεικνύουν ότι η παρουσία μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής εξασφαλίζει πιο αποδοτική και αξιόπιστη λειτουργία του δικτύου.

The purpose of this diploma thesis is to study the impact of distributed generation in a power system and to estimate the economic benefits it generates. The operation of a power system as a microgrid is also evaluated, while it is attempted to quantify the advantages and disadvantages resulting from this operation and then share them among all the stakeholders. In addition, great emphasis is placed on smart grids, grids of the future, whose development is caused by increased energy requirements and demands of the digital era. The first two chapters are an introduction to Greek Energy System and the primary energy sources, to the mechanisms of electricity market and the regulation framework. In the third chapter, the electricity generating technologies are described and their characteristics are mentioned. In the two following chapters, the economic benefits and costs, which are related to the penetration of distributed generation, are being analyzed and quantified. In the sixth chapter, there is a detailed reference to the structure, operation and control of the microgrid, as well as to the participation policies in the electricity market and the respective load shedding policies. In the seventh chapter, a transition is attempted from today to tomorrow. Specifically, the characteristics of smart grids and technologies, being used to convert the existing grids to smart grids, are represented. In the last two chapters, the load flow equations and the sensitivity analysis, presented in Chapter 5, are applied to a 17-bus low voltage network, in order to calculate the deferral time of the investment in network elements, the benefit stemming from it and the voltage improvement. The simulations were carried out using the Matlab programming environment. Finally, a method for calculating and sharing costs and benefits, resulting from the installation of microgeneration units, is presented. Consequently, conclusions are drawn which show that the presence of distributed generation units ensures more efficient and reliable network operation.