Επίδραση της διείσδυσης φωτοβολταϊκών συστημάτων διανεμημένης παραγωγής στις απώλειες των δικτύων διανομής ηλεκτρικής ενέργειας
Authors: Μαρινόπουλος Αντώνιος 
Published: January 2014

Το αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η διείσδυση της Διανεμημένης Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΔΠ), και ειδικότερα των Φωτοβολταϊκών Συστημάτων, στο Σύστημα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ). Στόχος της διατριβής είναι η εκτίμηση της επίδρασης που πρόκειται να έχει η διείσδυση αυτή στις απώλειες Joule του δικτύου διανομής, λαμβάνοντας υπόψη τη στοχαστικότητα των φορτίων και της παραγωγής. Προτείνεται μια μέθοδος εύρεσης της βέλτιστης κατανομής Φ/Β μονάδων για ελαχιστοποίηση των απωλειών και ένας δείκτης επίδρασης των Φ/Β μονάδων στις απώλειες. Ο δείκτης αυτός αναμένεται να συμβάλλει στην προσπάθεια του Διαχειριστή Δικτύου Διανομής στον προσδιορισμό του κόστους των υπηρεσιών που προσφέρει στους παραγωγούς. Η δομή της διδακτορικής διατριβής έχει ως εξής: · Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μια ιστορική αναδρομή στο θέμα της ΔΠ. Δίνονται οι διάφοροι ορισμοί της ΔΠ, περιγράφονται τα χαρακτηριστικά αυτής και παρατίθενται συνοπτικά τα νέα ζητήματα (τεχνικά, ρυθμιστικά, οικονομικά κ.α.) που εισάγονται με τη διείσδυση της στο ΣΗΕ. · Στο Κεφάλαιο 2 σχολιάζεται η βιβλιογραφία όσον αφορά στην επίδραση της ΔΠ σε τεχνικά ζητήματα του δικτύου και κυρίως στο θέμα των απωλειών Joule. Εντοπίζονται τα σημεία εκείνα όπου απαιτείται περαιτέρω εμβάθυνση και ειδικότερα η ανάγκη να συμπεριληφθεί η στοχαστικότητα των φορτίων όσον αφορά στη διερεύνηση της μείωσης των απωλειών Joule. Με βάση τα παραπάνω, καθορίζεται τελικά ο στόχος της διδακτορικής διατριβής. · Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται σύντομα η τεχνολογία των Φ/Β συστημάτων και η μεθοδολογία υπολογισμού της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από αυτά. Το κεφάλαιο κλείνει με μια αναφορά στις τελευταίες αναπτυξιακές τάσεις στα ζητήματα των Φ/Β τόσο στο παγκόσμιο και το ευρωπαϊκό όσο και στο ελληνικό επίπεδο. Αναλύεται συνοπτικά το νέο νομοθετικό πλαίσιο στην Ελλάδα και παρουσιάζονται τα θετικά αποτελέσματα που αναμένονται βάσει αυτού. · Στο Κεφάλαιο 4 διερευνάται η επίδραση της σύνδεσης Φ/Β συστημάτων στις απώλειες Joule των δικτύων διανομής. Εισάγεται αρχικά η έννοια της στοχαστικότητας των φορτίων της κατανάλωσης και στη συνέχεια περιγράφεται η ανάπτυξη ενός προγράμματος ροής φορτίου σε περιβάλλον MATLAB για τον υπολογισμό των απωλειών Joule. Στο πρόγραμμα αυτό για πρώτη φορά λαμβάνονται υπόψη στοχαστικές τιμές των φορτίων με χρήση της μεθόδου Monte Carlo, ενώ για τη στοχαστικότητα αυτή γίνεται η παραδοχή ότι οι χρονοσειρές που χρησιμοποιούνται αποτελούν διαδικασίες Markov. Η στοχαστικότητα αφορά τόσο στο φορτίο της κατανάλωσης, όσο και στην παραγωγή των Φ/Β και στην Οριακή Τιμή του Συστήματος (ΟΤΣ). Στη συνέχεια, αναλύεται η επίδραση της στοχαστικότητας στις απώλειες Joule και η διαφορά της επίδρασης αυτής στις συνολικές ετήσιες απώλειες του δικτύου σε αντίθεση με τις απώλειες μιας συγκεκριμένης φόρτισης ή/και ενός συγκεκριμένου κλάδου. Με τη βοήθεια του παραπάνω προγράμματος εξετάζονται διάφορα σενάρια και διερευνάται η βέλτιστη τοπολογία και το βέλτιστο ποσοστό διείσδυσης των Φ/Β με στόχο την ελαχιστοποίηση των ετήσιων απωλειών Joule. Τέλος, γίνεται αναφορά στην σημασία του προφίλ παραγωγής των Φ/Β, σε αντίθεση με άλλες πηγές ΔΠ. · Στο Κεφάλαιο 5 εξετάζεται η επίδραση της θέσης του «Κοινού Σημείου Σύνδεσης» των Φ/Β εγκαταστάσεων στις ετήσιες απώλειες Joule μιας γραμμής διανομής. Για το λόγο αυτό επεκτείνονται κάποιες από τις λειτουργίες του προγράμματος που αναπτύχθηκε στο κεφάλαιο 4, με σκοπό την παραγωγή τυχαίων σεναρίων κατανομής των Φ/Β και εν συνεχεία τη διερεύνηση της σχέσης που συνδέει την τοπολογία και το μέγεθος των Φ/Β με τις απώλειες Joule του δικτύου. Με βάση την παρατήρηση των αποτελεσμάτων, προτείνεται ένας δείκτης που συνδέει το σημείο σύνδεσης μιας μονάδας και την εγκατεστημένη ισχύ της με την αναμενόμενη μείωση ή αύξηση των απωλειών που αυτή θα επιφέρει. Στο δείκτη αυτό λαμβάνεται υπόψη η συσχέτιση μεταξύ της εγκατεστημένης ισχύος των Φ/Β και της ονομαστικής ισχύος των ΜΣ στους διάφορους κόμβους, το μέγεθος της μονάδας σε συνάρτηση με την απόσταση της από την αρχή της γραμμής και η πιθανή υπέρβαση ενός συγκεκριμένου ορίου της εγκατεστημένης ισχύος σε έναν κόμβο. Ο δείκτης μπορεί να χρησιμοποιηθεί προκειμένου να αποτιμηθεί η συνεισφορά μιας νέας Φ/Β μονάδας στις απώλειες Joule του δικτύου και ανάλογα να κοστολογηθεί. · Στο Κεφάλαιο 6 γίνεται μια σύντομη ανασκόπηση της διδακτορικής διατριβής μαζί με τα κυριότερα συμπεράσματα που προέκυψαν. Παράλληλα, τονίζεται η συμβολή της διατριβής, ενώ στο τέλος δίνονται ορισμένες προτάσεις για περαιτέρω έρευνα. Η διδακτορική διατριβή κλείνει με την παράθεση της σχετικής βιβλιογραφίας καθώς επίσης και των ανακοινώσεων και δημοσιεύσεων που προέκυψαν κατά τη διάρκεια της εκπόνησης της διατριβής. Στο τέλος, ακολουθούν και τρία παραρτήματα με τα συνολικά διαγράμματα των προσομοιώσεων των κεφαλαίων 4 και 5.