Μοντελοποίηση και παρακολούθηση έξυπνου υβριδικού δικτύου με ΑΠΕ και αποθήκευση

Σίμωσης, Ιωάννης

Modeling and monitoring of a smart hybrid system with RES and storage

Διπλωματική εργασία

Author

Σίμωσης, Ιωάννης

Date

2023-07

Advisor

Βόκας, Γεώργιος

Διπλωματική εργασία (2.930Mb)

Keywords

Υβριδικά δίκτυα ; Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας ; Συστήματα αποθήκευσης ενέργειας ; Συσσωρευτές ; Ροές φορτίου ; Μη διασυνδεδεμένα νησιά ; Αποθήκευση ενέργειας ; Hybrid networks ; Renewable energy sources

Abstract

Ζούμε σε μια εποχή όπου οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ) έχουν μπει για τα καλά στο παιχνίδι της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας τόσο στην ηπειρωτική χώρα όσο και στα μη διασυνδεδεμένα νησιά. Στην ίδια κατεύθυνση βρίσκεται και το θέμα αποθήκευσης ενέργειας στα υβριδικά δίκτυα. Για τον λόγο αυτό η παρούσα διπλωματική εργασία αρέσκεται στη μελέτη ενός υβριδικού δικτύου από ΑΠΕ, αποθήκευσης ενέργειας και παραγωγής από συμβατικούς σταθμούς σε ένα μη διασυνδεδεμένο νησί όπως η Σίφνος. Ακόμη, το θεσμικό πλαίσιο γύρω από τις ΑΠΕ, όπως η ΡΑΕ (Ρυθμιστική Αρχή Ενέργειας) παίζει σημαντικό ρόλο στην εγκατάσταση και την εποπτεία τέτοιων σταθμών παραγωγής, που κατά πλειοψηφία στα μη διασυνδεδεμένα νησιά είναι φωτοβολταϊκοί ή αιολικοί σταθμοί ή υβριδικοί σταθμοί. Παράλληλα, θα δοθεί έμφαση και θα αναλυθεί το θέμα των ροών φορτίου στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας, όπως και τα υβριδικά δίκτυα των μη διασυνδεδεμένων νησιών, πράγμα που θα χρησιμεύσει στην μελέτη που επρόκειτο να γίνει. Στο πλαίσιο της ανάγκης αντικατάστασης των συμβατικών σταθμών παραγωγής από ΑΠΕ, το σημαντικό θέμα της αποθήκευσης αποτελεί την λύση στις διακυμάνσεις φορτίου που παρατηρείται από την παραγωγή των ΑΠΕ και φέρνει τα δίκτυα σε ισορροπία και εξομαλύνει το φορτίο. Βέβαια, οι διατάξεις του κατάλληλου συστήματος αποθήκευσης ποικίλλουν ανάλογα με τις ανάγκες του εκάστοτε δικτύου. Στην προσπάθεια που γίνεται από πολλά μη διασυνδεδεμένα νησιά για ενεργειακή απεξάρτηση, έτσι και στη Σίφνο, με τα κατάλληλα εργαλεία προσομοίωσης του δικτύου που θα μοντελοποιηθεί, όπως το MATLAB, θα γίνει μελέτη διείσδυσης ΑΠΕ με κατάλληλο αποθηκευτικό σύστημα, αποσύροντας στο μέλλον θερμική παραγωγή του νησιού. Πάνω σε αυτά τα δεδομένα παράλληλα θα μελετάται και η κατάσταση του δικτύου βάσει επιτρεπτών ορίων και θα εξεταστούν σενάρια με συνδυασμούς ΑΠΕ και αποθήκευσης. Τα δεδομένα παραγωγής των ΑΠΕ που θα χρησιμοποιηθούν εκτιμώνται από μια βάση δεδομένων μέσω του ελεύθερου προγράμματος PVGIS. Συνολικά θα μελετηθούν τρεις βελτιστοποιημένοι συνδυασμοί από ΑΠΕ και αποθήκευση. Στο τέλος ακολουθεί μια συγκριτική διαδικασία των τελικών σεναρίων.

Abstract

We live in an age where renewable energy sources (RES) have entered the electricity generation game for good on both the mainland and the unconnected islands. For this reason, this diploma thesis likes to study a hybrid network from RES, energy storage and production from conventional stations in a non-interconnected island like Sifnos. Furthermore, the institutional framework surrounding RES, such as the RAE (Energy Regulatory Authority) plays an important role in the installation and supervision of such production plants, which in the majority of non-interconnected islands are photovoltaic or wind plants or hybrid plants. At the same time, the topic of load flows in the electricity systems will be emphasized and analyzed, as well as the hybrid networks of the non-interconnected islands, which will be used in the study that was to be done. In the context of the need to replace conventional generating stations with RES, the important issue of storage is the solution to the load fluctuations observed from RES generation and brings the grids into balance and smoothes the load. Of course, the provisions of the appropriate storage system vary depending on the needs of each network. In the effort made by many non-interconnected islands for energy detoxification, so also in Sifnos, with the appropriate simulation tools of the network that will be set up, such as MATLAB, a RES penetration study with a suitable storage system will be carried out, withdrawing the thermal production of the island in the future .On top of these data, the state of the network will also be studied based on permissible limits, and scenarios with RES-storage combinations will be examined. The production data of the RES that will be used are estimated from a database through the free program PVGIS. In total, three optimized combinations of RES and storage will be studied. At the end follows a comparative process of the final scenarios.