Η παρούσα εργασία έχει ως αντικείμενο την κατάστρωση μεθοδολογίας για τον προσδιορισμό της ικανότητας συνεισφοράς σε ισχύ των Σταθμών Παραγωγής ΑΠΕ στην επάρκεια ισχύος ενός ηλεκτρικού συστήματος (Capacity Credit). Στο πλαίσιο αυτό, υλοποιήθηκε σχετικό μοντέλο σε κώδικα Matlab το οποίο δύναται να υπολογίσει το μέγεθος Capacity Credit για όλες τις τεχνολογίες ΑΠΕ, για οποιοδήποτε ηλεκτρικό σύστημα λαμβάνοντας τα κατάλληλα δεδομένα εισόδου. Στην παρούσα εργασία η εφαρμογή της μεθοδολογίας γίνεται για το αυτόνομο ηλεκτρικό σύστημα της Κρήτης.
Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μια εισαγωγή στο θέμα της εργασίας και αναλύεται η σκοπιμότητα διερεύνησης του συγκεκριμένου θέματος σήμερα. Στο Κεφάλαιο 2, δίνεται η ερμηνεία και η αξία του όρου αξιοπιστία στην ασφαλή λειτουργία των ηλεκτρικών συστημάτων καθώς και οι καθιερωμένες μέθοδοι εκτίμησής επάρκειας ισχύος στην ανάλυση των Σ.Η.Ε.
Στο Κεφάλαιο 3, ορίζεται η έννοια της ικανότητας συνεισφοράς σε ισχύ των Σταθμών Παραγωγής ΑΠΕ στην επάρκεια ισχύος ενός ηλεκτρικού συστήματος (Capacity Credit).και γίνεται διερεύνηση και ανασκόπηση των μεθοδολογιών προσδιορισμού του μεγέθους στη βιβλιογραφία. Στο τέλος του Κεφαλαίου παρουσιάζεται η προτεινόμενη το Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών (ΙΕΕΕ) μέθοδος υπολογισμού.
Στο Κεφάλαιο 4, παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά λειτουργίας και αγορών των αυτόνομων ηλεκτρικών συστημάτων των Μη Διασυνδεδεμένων Νησιών. Το δυναμικό ΑΠΕ στα ΜΔΝ και η υφιστάμενη κατάσταση εγκατεστημένης ισχύος των επικρατέστερων τεχνολογιών παρουσιάζεται με απολογιστικά στοιχεία και γραφήματα και μέσω αυτών υποδεικνύεται το ηλεκτρικό σύστημα της Κρήτης ως κατάλληλο για την εφαρμογή της μεθοδολογίας προσδιορισμού του Capacity Credit των Αιολικών και των Φ/Β Σταθμών.
Οι βασικές αρχές και εξισώσεις που ακολουθήθηκαν για την υλοποίηση του αλγορίθμου προσδιορισμού του Capacity Credit, περιγράφονται στο πρώτο μέρος του Κεφαλαίου 5. Ενώ στο δεύτερο, παρατίθενται αναλυτικά τα δεδομένα εισόδου του αλγορίθμου καθώς και χρήσιμα απολογιστικά στοιχεία για τη λειτουργία του ηλεκτρικού συστήματος της Κρήτης.
Στο Κεφάλαιο 6, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα του σύνολο των προσομοιώσεων για το ηλεκτρικό σύστημα της Κρήτης, την τετραετία 2013-2016. Συγκεκριμένα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της βασικής (αύξηση φορτίου) και της εναλλακτικής μεθοδολογίας (ένταξη μονάδας αναφοράς) προσδιορισμού του Capacity Credit των Αιολικών και Φ/Β Σταθμών καθώς και η σύγκριση των μεγεθών με τη προσεγγιστική μέθοδο του Συντελεστή Χρησιμοποίησης. Στην συνέχεια αναλύονται οι παράμετροι που επηρεάζουν τη βασική μεθοδολογία προσδιορισμού του Capacity Credit και τα αποτελέσματα μιας σύντομης ανάλυσης ευαισθησίας ως προς τη παράμετρο εισόδου του προγράμματος συντήρησης των συμβατικών μονάδων.
Στο τελευταίο Κεφάλαιο δίνονται εν συντομία τα πιο ουσιώδη αριθμητικά και λογικά συμπεράσματα της διπλωματικής εργασίας. Επίσης προτείνεται η επέκταση της μεθόδου και η τεκμηρίωση των αποτελεσμάτων της καθώς και η εφαρμογή της στη μελέτη επάρκειας του Διαχειριστή του συστήματος
(EL)
Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Παραγωγή και Διαχείρηση Ενέργειας”
(EL)
In this thesis
,
the proposed
in the relevant bibliography power systems reliability
methods
in the terms of system adequacy were studied. Also, the basic principles of power adequacy
analysis
of electrical systems and in particular
of
the National Interconnected System were
studied extensively.
Object of this thesis is to determine the contribut
ion of RES Power Plants to
the adequacy of a power system with high RES penetration. Capacity credit is defined as the
amount of the additional load that can be served due to the addition of the generating unit, while
maintaining the existing levels of rel
iability.
A code based on the
preferred method
which
is
recommended
by
t
he Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
, known as the
Effective Load Carrying Capacity (ELLC)
metric is implemented in Matlab.
The preferred method
requires the fol
lowing data input:
load time series for the peri
od of investigation,
RES (
wind
and
pv)
power time series fo
r the same period as the loads and
a complete inventory of conventional
generation unit
s’ capacity,
forced outage rates and maintenance schedules.
Th
e algorithm
calculates the
hourly
Loss of Load Probability
(LOLP)
and the annual
Loss o
f Load Expectation
(LOLE)
of the system.
Then, the capacity
credit of
RES
power plants
(Wind and PV Stations) in
MW is determined, applying either the
increase of the
lo
ad or
the integration of a benchmark
unit.
The implementation of t
he methodology is carried out for
the electrical system of Crete, all
the simulations are made with real data for the four
-
year period
of investigation,
2013
-
2016. The
results of the simulations indicate that the
system Operator
of Crete could avoid the future
installation of conventional units of at least 30 MW due to the operation of the W
ind Stations
and at least 23 MW,
due to the operation of the PV S
tations.
(EN)