title: Διαχείριση ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας μεγάλων λιμένων με πολυπρακτορικά συστήματα
title: Demand-side management for large ports with multi-agent systems
Creators: name: Γεννιτσαρης Σταυρος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2017

description: Στο άμεσο μέλλον αναμένεται να αυξηθεί σημαντικά η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στους μεγάλους λιμένες εξαιτίας ενός μεγάλου αριθμού λειτουργικών, κανονιστικών και περιβαλλοντικών παραγόντων. Οι λιμένες θα κληθούν να αντιμετωπίσουν την πρόκληση να ακολουθήσουν την ατζέντα 20-20-20, η οποία απαιτεί αύξηση της ενεργειακής απόδοσης, τεχνολογική καινοτομία, περιορισμό του ανθρακικού αποτυπώματος και την συμμόρφωση με κανονιστικές διατάξεις που αποσκοπούν στη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των δραστηριοτήτων της ναυτιλιακής βιομηχανίας. Στα μεγάλα λιμάνια υπάρχει ένα πλήθος διαφορετικών φορτίων που παρουσιάζουν κάποιο βαθμό ευελιξίας, όπως τα εμπορευματοκιβώτια ελεγχόμενης θερμοκρασίας, τα ηλεκτρικά οχήματα και τα συστήματα ηλεκτρικής τροφοδοσίας των ελλιμενισμένων πλοίων από το δίκτυο του λιμένα. Παράλληλα, οι περιοχές των λιμένων είναι κατάλληλες για την παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ) που θα μπορούσαν να διαδραματίσουν βασικό ρόλο στα μελλοντικά έξυπνα ενεργειακά συστήματα λιμένων. Πολλές τεχνολογικές προκλήσεις εμφανίζονται συνεχώς στη λειτουργία των πολύπλοκων συστημάτων ισχύος των λιμένων λόγω των αυξανόμενων απαιτήσεων για πράσινη και αποδοτική λειτουργία. Οι παραπάνω απαιτήσεις θα μπορούσαν να αντιμετωπιστούν αποτελεσματικά με την ανάπτυξη έξυπνων συστημάτων διαχείρισης ενέργειας σε πραγματικό χρόνο. Η πολυπλοκότητα των μελλοντικών ενεργειακών συστημάτων λιμένων θα μπορούσε να αντιμετωπιστεί αποτελεσματικά με την αξιοποίηση έξυπνων τεχνολογιών όπως τα συστήματα πολλαπλών πρακτόρων. Ωστόσο, η έρευνα σχετικά με την εφαρμογή τέτοιων συστημάτων στα λιμάνια είναι ακόμα στην αρχή, καθιστώντας την προτεινόμενη μέθοδο καινοτόμα [1-3]. Στην παρούσα εργασία προτείνεται ένα σύστημα διαχείρισης ενέργειας σε πραγματικό χρόνο, το οποίο αξιοποιεί την τεχνολογία των πολύπολυπρακτορικάπρακτορικών συστημάτων, σε συστήματα ισχύος μεγάλων λιμένων. Η προτεινόμενη μέθοδος βασίζεται στη λογική της μεθόδου που προτείνεται στην [1] με την προσθήκη δυνατοτήτων διαχείρισης χερσαίων συστημάτων παροχής ενέργειας σε ελλιμενισμένα πλοία. Πιο συγκεκριμένα, η ζήτηση ενέργειας του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας του λιμένα προσαρμόζεται κατάλληλα ώστε να ικανοποιεί μία προκαθορισμένη τιμή που ορίζει ο διαχειριστής του συστήματος του λιμένα, ενώ το συνολικό κόστος λειτουργίας των πλοίων που είναι συνδεδεμένα με τις εγκαταστάσεις παροχής ηλεκτρικής ενέργειας σε ελλιμενισμένα πλοία ελαχιστοποιείται και ταυτόχρονα περιορίζονται οι εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου (GHG). H προτεινόμενη μέθοδος εφαρμόζεται σε μία ρεαλιστική μελέτη περίπτωσης ενός μεγάλου λιμένα, που το σύστημα ισχύος του αποτελείται από έναν μεγάλο αριθμό ευέλικτων φορτίων και ένα αιολικό πάρκο ανοικτής θάλασσας. Η αποδοτικότητα της προτεινόμενης μεθόδου αξιολογείται από λεπτομερείς προσομοιώσεις. 
description: Ιin the near future the electricity consumption in ports could be increased significantly because of a multitude of operational, regulatory, and environmental factors. Ports are expected to face the challenges following the 20-20-20 agenda, which requires energy efficiency improvement, technological innovation, carbon footprint mitigation and the accomplishment of legislations that aim to reduce the environmental impact of marine industry activities. Large ports comprise a variety of flexible loads like refrigerated containers, electric vehicles and onshore electric power supplies to ships at berth. Moreover, harbor locations are suitable for power generation from renewable energy sources (RES) that could play a key role in future port smart energy systems. Technological challenges have been continuously arising in complex port power systems operation because of the growing requirements for green and efficient operation. It has become evident that above requirements could be effectively faced with the development of smart real-time power management systems. The complexity of future all-electric port energy systems could be efficiently handled by exploiting intelligent technologies such as Multi-Agent Systems. However, the research about the implementation of such systems in harbors is at the beginning, making the proposed method innovative. In this thesis a real-time demand side power management system using MAS is applied to large port power systems. The proposed method is based on the power management methodology proposed in [1]. The power demand of the port electric system is suitably adjusted to satisfy a set point defined by port operator while the total operation cost of the ships being plugged into shore power supply installations is minimized and their greenhouse gas emissions (GHG) are limited at the same time. The proposed method is applied to a realistic case study of a large port comprising a large number of flexible loads and one off-shore wind park. The efficiency of the proposed method is evaluated by detailed simulations.