Διαχείριση υβριδικών σταθμών σε αυτόνομα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας

Abstract

This PhD thesis examines the combined use of wind and pumped-hydro storage units, forming a single Hybrid Power Station (HPS). Energy storage can be considered renewable enabling technology and help manage RES uncertainty. The study focuses on HPS operating according to the Greek Network Code for the Non-Interconnected Islands (NCNII). An innovative optimization model is presented in order to determine the optimal energy offer and energy bid submitted by the HPS producer to the System Operator (SO), during the day-ahead scheduling of the autonomous system. Next, two additional optimization models are formulated, which are used by the SO: 1) to determine any need for guaranteed power supply request by the HPS during periods of conventional production deficit, and 2) to perform the day-ahead power system scheduling, respectively. The three aforementioned optimization models were combined into an innovative, integrated, three-level optimization framework, simulating in detail the day-ahead scheduling procedure followed by the Greek NCNII in autonomous insular power systems containing thermal generating units, RES plants and HPSs. Finally, the optimization framework was applied in the insular power system of Crete, Greece, where its technicalities were thoroughly discussed.

Στην παρούσα διατριβή εξετάζεται η συνδυασμένη χρήση αιολικών και υδροηλεκτρικών μονάδων με αντλησιοταμίευση, που συγκροτούν έναν ενιαίο Υβριδικό Σταθμό Παραγωγής (ΥΣΠ). Η αποθήκευση μπορεί να συμβάλλει στη διαχείριση της στοχαστικής παραγωγής των ΑΠΕ. Η μελέτη επικεντρώνεται σε ΥΣΠ που λειτουργούν σύμφωνα με το ρυθμιστικό πλαίσιο που προβλέπεται από τον ελληνικό Κώδικα Διαχείρισης Μη-διασυνδεδεμένων Νήσων. Παρουσιάζεται ένα καινοτόμο μοντέλο βελτιστοποίησης για τον προσδιορισμό της βέλτιστης προσφοράς έγχυσης ενέργειας και δήλωσης απορρόφησης ενέργειας του Παραγωγού ΥΣΠ, που υποβάλλονται στον Διαχειριστή κατά τη φάση του προ-ημερήσιου προγραμματισμού κατανομής του αυτόνομου συστήματος. Στη συνέχεια αναπτύσσονται δύο επιπλέον μοντέλα βελτιστοποίησης, που χρησιμοποιούνται από τον Διαχειριστή για τον προσδιορισμό της ζητούμενης εγγυημένης παροχής ισχύος από τον ΥΣΠ σε περιόδους ελλειμματικής συμβατικής παραγωγής καθώς και για τη διενέργεια του προ-ημερήσιου προγραμματισμού κατανομής όλου του συστήματος. Τα τρία παραπάνω προβλήματα βελτιστοποίησης ενσωματώθηκαν σε ένα καινοτόμο ολοκληρωμένο τρι-επίπεδο πλαίσιο βελτιστοποίησης που προσομοιώνει λεπτομερώς τη διαδικασία του προ-ημερήσιου προγραμματισμού κατανομής ενός νησιωτικού συστήματος που περιλαμβάνει θερμικές μονάδες, μονάδες ΑΠΕ και ΥΣΠ. Το παραπάνω πλαίσιο βελτιστοποίησης εφαρμόστηκε στο σύστημα της Κρήτης, όπου αναλύθηκαν διεξοδικά όλες οι λειτουργίες του.