Analysis, modelling and evaluation of an energy system

Ανάλυση, μοντελοποίηση και αξιολόγηση ενεργειακού συστήματος

Καλαμπαλίκας, Νικόλαος

Kalampalikas, Nikolaos

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής είναι να μελετήσει, να μοντελοποιήσει και να αναπτύξει (επεκτείνει) το ηλεκτροπαραγωγικό σύστημα του Ε.Δ.Σ. (Εθνικού Διασυνδεδεμένου Συστήματος). Η περίοδος της μελέτης είναι από το 2009 έως το 2030. Το λογισμικό με το οποίο πραγματοποιήθηκε η μελέτη είναι το λογισμικό WASP-IV. Η μελέτη του συστήματος και η παρουσίαση των αποτελεσμάτων έγινε βάσει τριών κριτηρίων, τα οποία είναι τα ενεργειακά, τα περιβαλλοντικά και οικονομικά. Αρχικά ορίζεται το υπό μελέτη σύστημα το οποίο περιλαμβάνει όλες τις ηλεκτροπαραγωγικές μονάδες που λειτουργούν στην Ηπειρωτική Ελλάδα και στα διασυνδεδεμένα με αυτήν νησιά (στη μελέτη αποκαλείται σύστημα). Κατόπιν γίνεται η περιγραφή της μελέτης, της μεθοδολογίας και των μοντέλων. Κατά τη διάρκεια της μελέτης δημιουργήθηκαν 3 μοντέλα. Ένα μοντέλο για την ανάπτυξη του συστήματος, το οποίο δημιουργήθηκε με το λογισμικό WASP-IV. Ένα δεύτερο μοντέλο για σύγκριση του κόστους της μίας παραγόμενης MWh από δύο διαφορετικά καύσιμα ανεξάρτητα από τις μεταβολές στα κόστη καυσίμων και CO2. Ένα τρίτο μοντέλο για τη σύνδεση του Ακαθάριστου Εγχώριου Προϊόντος (Α.Ε.Π.) και της κατανάλωσης σε ηλεκτρική ενέργεια. Στη συνέχεια περιγράφεται και αναλύεται το Ε.Δ.Σ. και η λειτουργία του WASP-IV μαζί με τις συναρτήσεις που περιγράφουν τον αλγόριθμό του. Τέλος αναφέρονται οι στόχοι που έχει υιοθετήσει η Ελλάδα σχετικά με τις εκπομπές CO2 και τη συμμετοχή των Α.Π.Ε. στην ακαθάριστη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας και παρουσιάζεται η βάση δεδομένων. Η βάση δεδομένων περιλαμβάνει τα δεδομένα της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας και ζήτησης φορτίου, τα δεδομένα των καυσίμων, τα τεχνικοοικονομικά δεδομένα των ηλεκτροπαραγωγικών μονάδων και γενικά οικονομικά δεδομένα. Η μελέτη ξεκινάει με τον ορισμό 6 σεναρίων στα οποία διαφοροποιούνται τα ποσοστά συμμετοχής των Α.Π.Ε., του λιγνίτη και του φυσικού αερίου. Τα σενάρια αυτά μελετώνται βάσει των τριών κριτηρίων και διενεργούνται δύο αναλύσεις ευαισθησίας. Στην πρώτη διαφοροποιούνται το μέσο αναμενόμενο ετήσιο ποσοστό αύξησης στην κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας και στη ζήτηση σε φορτίο αιχμής καλύπτοντας περιπτώσεις εξοικονόμησης και υπερκατανάλωσης ενέργειας. Στη δεύτερη διαφοροποιούνται τα κόστη των καυσίμων (λιγνίτης και φυσικό αέριο) και του CO2. Από τα αποτελέσματα προκύπτει ότι η εκτεταμένη είσοδος νέων μονάδων φυσικού αερίου σε σχέση με τις νέες μονάδες λιγνίτη, είναι καλύτερη ενεργειακά και περιβαλλοντικά και οδηγούν σε σύστημα χαμηλότερου Τελικού κόστους ενώ ο λιγνίτης παράγει φθηνότερη ηλεκτρική ενέργεια. Η εκτεταμένη χρήση των Α.Π.Ε. είναι καλύτερη περιβαλλοντικά, αλλά οδηγεί σε σύστημα υψηλότερου Τελικού κόστους. Στη συνέχεια δημιουργήθηκε ένα μοντέλο σύγκρισης του κόστους της μίας παραγόμενης MWh από δύο καύσιμα ανεξάρτητα από τις τιμές που λαμβάνουν τα κόστη τους και το κόστος του CO2. Το μοντέλο εφαρμόστηκε για να συγκριθούν ο λιγνίτης και το φυσικό αέριο.Κατόπιν μελετήθηκε η επάρκεια των αποθεμάτων λιγνίτη και η διαθεσιμότητα και επάρκεια του φυσικού αερίου. Υπολογίστηκε ότι: τα αποθέματα λιγνίτη επαρκούν για να τροφοδοτήσουν όλες τις εν λειτουργία μονάδες, όλες όσες ήταν επιβεβαιωμένο μέχρι και το έτος 2008 ότι θα εισαχθούν στο σύστημα και ακόμα 7 νέων 400 MW και ότι η διαθεσιμότητα και η επάρκεια του φυσικού αερίου είναι εφικτή υπό προϋποθέσεις.Επίσης προέκυψε η ανάγκη να μελετηθεί η εισαγωγή ενός ακόμα καυσίμου στο σύστημα. Το καύσιμο το οποίο μελετήθηκε είναι ο λιθάνθρακας και αποδείχθηκε ενεργειακά και οικονομικά, συμφέρουσα επιλογή. Τέλος, δημιουργήθηκε ένα μοντέλο που συνδέει το Α.Ε.Π. με την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας, ώστε να μελετηθούν οι επιπτώσεις της οικονομικής κρίσης στοσύστημα οι οποίες αποδείχθηκε ότι είναι θετικές.

PhD Thesis

Electricity production system

Renewable energy sources (RES)

Εκπομπές αερίων θερμοκηπίου

Επιστήμες Μηχανικού και Τεχνολογία

Φυσικό αέριο

Coal

Greenhouse gas emissions

Λιγνίτης

Energy overconsumption

Ενεργειακή πολιτική

Επιστήμη Ηλεκτρολόγου Μηχανικού, Ηλεκτρονικού Μηχανικού, Μηχανικού Η/Υ

Πετρέλαιο

Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Καμπύλη διάρκειας φορτίου

Energy policy

Energy saving

Ηλεκτροπαραγωγικό σύστημα

Engineering and Technology

Lignite

Oil

Εξοικονόμηση ενέργειας

Λιθάνθρακας

Υπερκατανάλωση ενέργειας

Εθνικό διασυνδεδεμένο σύστημα

Greek interconnected electric system

Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας

Natural gas

Εθνικό Κέντρο Τεκμηρίωσης (ΕΚΤ)

Εθνικό Αρχείο Διδακτορικών Διατριβών

Συλλογή ΕΑΔΔ

Ελληνική γλώσσα

2012

http://hdl.handle.net/10442/hedi/32630

10.12681/eadd/32630

University of Western Macedonia

Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας