Διαχείριση μεγάλης μονάδας αποθήκευσης ενέργειας από ΑΠΕ για τη μεγιστοποίηση των κερδών παραγωγού - ιδιοκτήτη

• Κύριος συγγραφέας: Πολυζωγόπουλος, Παναγιώτης
• Άλλοι συγγραφείς: Polyzogopoulos, Panagiotis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Αποθήκευση ενέργειας; Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας; Δυναμικός προγραμματισμός; Energy storage; Renewable energy sources; Dynamic programming

Η ανάγκη για τη διείσδυση των ΑΠΕ στο δίκτυο για περιβαλλοντικούς, οικονομικούς και ενεργειακούς λόγους όλο και μεγαλώνει. Ωστόσο η αδυναμία ακριβής πρόβλεψης της παραγωγής τους δημιουργεί οικονομικές και τεχνικές δυσκολίες στην απευθείας σύνδεσή τους στο δίκτυο. Για την καλύτερη δυνατή αξιοποίηση των ΑΠΕ, απαιτείται η χρήση μιας αποθήκη ενέργειας η οποία αποταμιεύει την περίσσεια ενέργειας όταν η παραγωγή είναι πολύ υψηλή και καλύπτει την έλλειψη παραγωγής όταν χρειαστεί. Η απαίτηση όμως για τη χρήση μεγάλων αποθηκών ενέργειας δημιουργεί και την απαίτηση για την κατάρτιση ενός προγράμματος διαχείρισης της αποθήκης. Αυτό το πρόβλημα της διαχείρισης μιας αποθήκης ενέργειας, και συγκεκριμένα του ημερήσιου προγραμματισμού της, θα προσπαθήσει να λύσει η παρούσα διπλωματική εργασία. Για την προσέγγιση του προβλήματος, υποθέσαμε ότι διαθέτουμε ένα σύστημα αποθήκευσης συμπιεσμένου αέρα (CAES) το οποίο συνδέεται με μια συστοιχία 10 ανεμογεννητριών, στην περιοχή της Καρύστου. Η λύση του προβλήματος επιλέχθηκε να γίνει με τη χρήση του δυναμικού προγραμματισμού, οπότε και το μαθηματικό μοντέλο του προβλήματος προσαρμόστηκε πάνω σε αυτή τη μέθοδο επίλυσης και υλοποιήθηκε αντίστοιχος αλγόριθμος. Μετά την υλοποίηση και την εκτέλεση του αλγορίθμου, εξήχθησαν τα εξής συμπεράσματα. Αρχικά, η βέλτιστη διαδρομή που προκύπτει από τον δυναμικό προγραμματισμό για τη διαχείριση της αποθήκης συνδέεται άμεσα με την τιμή της ενέργειας στο χρηματιστήριο ενέργειας. Επιπλέον, η χρήση μικρότερου χρονικού βήματος πρόβλεψης προσφέρει ελαφρώς καλύτερα αποτελέσματα, ωστόσο ο αριθμός των καταστάσεων στις οποίες διακριτοποιείται η φόρτιση της αποθήκης δε φαίνεται να επηρεάζει σημαντικά το αποτέλεσμα, από έναν αριθμό και επάνω. Ακόμα, προτείνεται η χρήση κυλιόμενου προγράμματος, δηλαδή τα δεδομένα να λαμβάνονται όπως προχωρά η μέρα στην οποία καταρτίζεται το πρόγραμμα, για μεγαλύτερη ακρίβεια στις προβλέψεις και μεγιστοποίηση του κέρδους. Με την επίλυση του προβλήματος αποδοτικής διαχείρισης της αποθήκης, μεγιστοποιούνται τα κέρδη των παραγωγών όποτε τους δίνονται τα οικονομικά κίνητρα ώστε να επενδύσουν περεταίρω στην πράσινη μετάβαση. Αυτό αναμένεται να έχει οφέλη για την κοινωνία στη μείωση της ρύπανσης του περιβάλλοντος από τις συμβατικές μορφές αλλά και στη μείωση του κόστους παραγωγής της ηλεκτρικής ενέργειας και επομένως του κόστους κατανάλωσής της. Με βάση τον αλγόριθμο που αναπτύχθηκε σε αυτή την εργασία, είναι δυνατό αυτός να επεκταθεί και για περισσότερες μορφές αποθήκης ενέργειας ή και διαφορετικές πηγές για την παραγωγή, όπως είναι τα φωτοβολταϊκά. Επιπλέον μπορεί να επεκταθεί ώστε να υπάρχει η δυνατότητα αγοράς ενέργειας από δίκτυο και όχι μόνο πώλησης σε αυτό. Στο πρώτο κεφάλαιο έγινε μια αναφορά στη σημασία της αποθήκευσης ενέργειας και της διαχείρισης της και παρουσιάστηκαν οι πιο σημαντικοί τρόποι αποθήκευσης ενέργειας. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάστηκε αναλυτικά το σύστημα αποθήκευσης με πεπιεσμένο αέρα (CAES). Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύθηκε το πρόβλημα και αναπτύχθηκε το μαθηματικό μοντέλο του. Επίσης παρουσιάζεται ο δυναμικός προγραμματισμός και οι λόγοι για τους οποίους συνίσταται αυτή η μέθοδος επίλυσης. Στο τέταρτο κεφάλαιο προσαρμόζεται το μαθηματικό μοντέλο του προβλήματος με τις εξισώσεις και του περιορισμούς του στα πλαίσια της μεθόδου του δυναμικού προγραμματισμού. Στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται εφαρμογή του αλγορίθμου που αναπτύχθηκε και συγκρίνονται τα αποτελέσματα για διάφορες υλοποιήσεις του και παραμέτρους. Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα τεχνικά και προσωπικά συμπεράσματα από αυτή τη διπλωματική εργασία καθώς και πιθανές μελλοντικές βελτιώσεις.