H Επίδραση της Γεωγραφικής Διασποράς των Αιολικών στην Παροχή Εγγυημένης Ισχύος στο Ελληνικό Σύστημα Ηλεκτροπαραγωγής

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "H Επίδραση της Γεωγραφικής Διασποράς των Αιολικών στην Παροχή Εγγυημένης Ισχύος στο Ελληνικό Σύστημα Ηλεκτροπαραγωγής"

Λεββαῖος Θεοτόκης
9 χρόνια πριν
Προβολές:

1 H Επίδραση της Γεωγραφικής Διασποράς των Αιολικών στην Παροχή Εγγυημένης Ισχύος στο Ελληνικό Σύστημα Ηλεκτροπαραγωγής Κάραλης Γιώργος, Δρ Περιβολάρης Γιάννης, Δρ Ράδος Κώστας, Αν. Καθ. Εισηγητής: Κάραλης Γιώργος

Ηλεκτροπαραγωγής Κάραλης Γιώργος, Δρ Περιβολάρης

2 Δομή Παρουσίασης Τεχνολογικό κίνητρο Βασικές έννοιες Μεθοδολογία Υποθέσεις εργασίας & παραδοχές Ανεμολογικά δεδομένα Εφαρμογή - Σενάρια χωροθέτησης Αποτελέσματα - Ερμηνεία Διαπιστώσεις - Συμπεράσματα Άμεσα - Κρίσιμα τεχνολογικά ζητήματα 1/17

δεδομένα Εφαρμογή - Σενάρια χωροθέτησης Αποτελέσματα -

3 Τεχνολογικό Κίνητρο Χαρακτηριστικά Αιολικής παραγωγής Μεταβαλλόμενη Διεσπαρμένη Μέγιστη αποδοτική ενσωμάτωση Αιολικών Σύστημα Όχι μεμονωμένα Επίδραση Αιολικών στην αξιοπιστία του ηλεκτρικού συστήματος Εγγυημένη ισχύς Διερεύνηση γεωγραφικής διασποράς 2/17

Σύστημα Όχι μεμονωμένα Επίδραση Αιολικών στην αξιοπιστία του

4 Βασικές έννοιες Η εγγυημένη ισχύς σχετίζεται με την ικανότητα μιας μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας να βελτιώσει την αξιοπιστία του ηλεκτρικού συστήματος Πιθανότητα απώλειας φορτίου Η ζήτηση αυξάνεται και νέες μονάδες παραγωγής ισχύος απαιτούνται για να παραμείνει η αξιοπιστία στο ίδιο επίπεδο. Κρίσιμα τεχνολογικά ζητήματα: Ποια είναι η συνεισφορά των Αιολικών στην αξιοπιστία ενός συστήματος; Σε ποιο βαθμό τα Αιολικά μπορούν αποτελεσματικά να υποκαταστήσουν την κατασκευή νέων συμβατικών μονάδων; 3/17

απαιτούνται για να παραμείνει η αξιοπιστία στο ίδιο επίπεδο.

5 Βασικές έννοιες - Ένα παράδειγμα (1/2) Ενεργειακό έλλειμμα (Αρχικό σύστημα) 40 ώρες 9 ώρες (+100MW Αιολικά) MW Ενεργειακό έλλειμμα Ζήτηση Διαθέσιμη συμβατική ισχύς MW Ενεργειακό έλλειμμα Ζήτηση Αιολική ισχύς Διαθέσιμη ισχύς (αιολικής ισχύς περιλαμβάνεται) Αιχμή 450 MW 450 MW 4/17

Διαθέσιμη συμβατική ισχύς MW 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1 Ενεργειακό

6 Βασικές έννοιες - Ένα παράδειγμα (2/2) (Αρχικό σύστημα) 40 ώρες Ενεργειακό έλλειμμα 40 ώρες (+100MW Αιολικά, +56MW ζήτηση) MW Ενεργειακό έλλειμμα Ενεργειακό έλλειμμα Ζήτηση Ζήτηση +56MW Αιολική ισχύς Διαθέσιμη συμβατική ισχύς Διαθέσιμη ισχύς (αιολικής ισχύς περιλαμβάνεται) MW Αιχμή 450 MW 506 MW 5/17

150 100 50 0 Ενεργειακό έλλειμμα -50 1 Ενεργειακό έλλειμμα Ζήτηση Ζήτηση +56MW Αιολική ισχύς

7 Υποθέσεις εργασίας & Παραδοχές Τρεις μεταβλητές πλήρως ανεξάρτητες μεταξύ τους: Ζήτηση Διαθέσιμη συμβατική ισχύς (διαθεσιμότητα) Παραγόμενη Αιολική ισχύς (ανεμολογικά δεδομένα) Θεώρηση προγραμματισμένης παραγωγής των υδροηλεκτρικών σταθμών στις αιχμές Στοιχεία ΔΕΣΜΗΕ (4/2007) Αποτελέσματα από συστηματική εφαρμογή του μετεωρολογικού προτύπου COAMPS 6/17

δεδομένα) Θεώρηση προγραμματισμένης παραγωγής των υδροηλεκτρικών σταθμών στις αιχμές

8 Προσδιορισμός κατανομών πιθανοτήτων της Ζήτησης φορτίου Μεθοδολογία της Διαθέσιμης συμβατικής ισχύος της Παραγόμενης Αιολικής ισχύος Συνέλιξη των τριών κατανομών (πιθανότητα εμφάνισης κάθε κατάστασης λειτουργίας και ύπαρξη ή όχι ελλείμματος ισχύος) Υπολογισμός πιθανότητας απώλειας φορτίου και συνολικού ενεργειακού ελλείμματος (χωρίς και με την εγκατάσταση Αιολικής ισχύος) Υπολογισμός, μέσω επαναληπτικής διαδικασίας, αύξησης ζήτησης με σκοπό την διατήρηση της αξιοπιστίας του συστήματος στα επίπεδα πριν την προσθήκη των Αιολικών (Εγγυημένη Ισχύς)=(Αύξηση Ζήτησης)/(Ονομαστική Ισχύς Αιολικών) 7/17

συνολικού ενεργειακού ελλείμματος (χωρίς και με την εγκατάσταση Αιολικής ισχύος) Υπολογισμός, μέσω επαναληπτικής διαδικασίας, αύξησης ζήτησης με

9 Ελληνικό διασυνδεδεμένο σύστημα Εγκατεστημένη Συμβατική Ισχύς (8175.8MW) 22 Λιγνιτικές (5288MW) 4 Πετρελαϊκές (750MW) 4 Συνδυασμένου Κύκλου (1630MW) 3 Φυσικού Αερίου (507,8MW) Συνολική Καθαρή συμβατική ισχύς: 7587,9MW Μέση διαθεσιμότητα μονάδας: 89% Υδροηλεκτρικές μονάδες (3058,5MW) : «Καλό» υδραυλικό έτος (5TWh) «Κακό» υδραυλικό έτος (2TWh) Η παραγωγή κατανέμεται στις ώρες αιχμής της ζήτησης 8/17

(507,8MW) Συνολική Καθαρή συμβατική ισχύς: 7587,9MW Μέση διαθεσιμότητα μονάδας: 89% Υδροηλεκτρικές

10 Ανεμολογικά δεδομένα - Καινοτομία Πληροφορία για κοινό χρονικό διάστημα, σε όλες τις εν δυνάμει θέσεις εγκατάστασης: Μετρήσεις (ιδανικό, αλλά οικονομοτεχνικά αδύνατο) Χρήση μετεωρολογικού προτύπου COAMPS (Naval Research Laboratory των ΗΠΑ) Παραμετροποίηση και προσαρμογή του προτύπου Ιδιαίτερα πυκνό υπολογιστικό πλέγμα στην περιοχή της Ελλάδας, οριζόντιας ανάλυσης 3 χλμ Συστηματική εφαρμογή για το σύνολο της Eλληνικής επικράτειας 9/17

Research Laboratory των ΗΠΑ) Παραμετροποίηση και προσαρμογή του προτύπου Ιδιαίτερα πυκνό υπολογιστικό πλέγμα

11 Θεώρηση του σχεδίου ΕΧΠ-ΑΠΕ ΠΑΠ1: 960MW ΠΑΠ2: 3237MW ΠΑΠ3: 876MW Αττική: 100MW ΠΑΚ Διατύπωση σεναρίων χωροθέτησης Εθνικός στόχος 2020: 29% ΑΠΕ ~5000MW Αιολικά στο διασυνδεδεμένο Εκμετάλλευση ισχυρού Αιολικού δυναμικού (νησιά) 10/17

χωροθέτησης Εθνικός στόχος 2020: 29% ΑΠΕ ~5000MW Αιολικά

12 Περιπτώσεις εφαρμογής ΣΚ Σημερινή κατάσταση ανάπτυξης ~550MW σε λειτουργία ~850MW επιπλέον με άδεια εγκατάστασης Α - Ανάπτυξη μόνο σε ΠΑΠ-Αττική Β - Ανάπτυξη σε ΠΑΠ-Αττική και ΠΑΚ Γ - Ανάπτυξη σε ΠΑΠ-Αττική και νησιά Δ - Ανάπτυξη σε ΠΑΠ-Αττική, ΠΑΚ και νησιά 11/17

μόνο σε ΠΑΠ-Αττική Β - Ανάπτυξη σε ΠΑΠ-Αττική και ΠΑΚ Γ -

13 Αποτελέσματα & Ερμηνεία (1/3) Εγγυημένη ισχύς σε «καλό» υδραυλικό έτος 22% 20% 18% Capacity Credit 16% 14% 12% 10% 8% Εγκατεστημένη Αιολική Ισχύς (MW) ΣΚ ΣΚ+ΠΑΠ ΣΚ+ΠΑΠ+ΠΑΚ ΣΚ+ΠΑΠ+ΝΗΣΙΑ ΣΚ+ΠΑΠ+ΠΑΚ+ΝΗΣΙΑ 12/17

1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Εγκατεστημένη

14 Αποτελέσματα & Ερμηνεία (2/3) Εγγυημένη ισχύς σε «κακό» υδραυλικό έτος 22% 20% 18% Capacity Credit 16% 14% 12% 10% 8% Εγκατεστημένη Αιολική Ισχύς (MW) ΣΚ ΣΚ+ΠΑΠ ΣΚ+ΠΑΠ+ΠΑΚ ΣΚ+ΠΑΠ+ΝΗΣΙΑ ΣΚ+ΠΑΠ+ΠΑΚ+ΝΗΣΙΑ 13/17

15 Αποτελέσματα & Ερμηνεία (3/3) Συντελεστής εκμεταλλευσιμότητας για κάθε σενάριο Capacity Factor 30% 29% 28% 27% 26% 25% 24% 23% 22% 21% 20% Εγκατεστημένη Αιολική Ισχύς (MW) ΣΚ ΣΚ+ΠΑΠ ΣΚ+ΠΑΠ+ΠΑΚ ΣΚ+ΠΑΠ+ΝΗΣΙΑ ΣΚ+ΠΑΠ+ΠΑΚ+ΝΗΣΙΑ 14/17

20% 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Εγκατεστημένη

16 Αξιολόγηση σεναρίων Λιγότερη εγγυημένη ισχύς στο σενάριο Α (περιοχές ΠΑΠ-Αττική) Σημαντική αύξηση στην παροχή εγγυημένης Αιολικής ισχύος στο διασυνδεδεμένο σύστημα της ηπειρωτικής Ελλάδας όταν εντάσσονται περιοχές ΠΑΚ (σενάριο Β ) Καλύτερος συντελεστής εκμεταλλευσιμότητας στην περίπτωση ένταξης των νησιών (σενάριο Γ ) αντί των περιοχών ΠΑΚ Στο ενδεχόμενο μεγάλης διείσδυσης Αιολικών, η παροχή εγγυημένης ισχύος είναι αντίστοιχη στα σενάρια Β και Γ Μεγιστοποίηση της παροχής εγγυημένης ισχύος με ένταξη όλων των περιοχών, δηλαδή ΠΑΠ, ΠΑΚ & νησιά (σενάριο Δ ) Για μικρή εγκατεστημένη ισχύ, το σενάριο Γ (ΠΑΠ & νησιά) εμφανίζεται ως προτιμότερο από το σενάριο Β (ΠΑΠ & ΠΑΚ) Με την αύξηση της συνολικής εγκατεστημένης ισχύος, η συμπεριφορά αυτή αλλάζει, και η τάση αυτή είναι εντονότερη σε «κακό» υδραυλικό έτος 15/17

παροχή εγγυημένης ισχύος είναι αντίστοιχη στα σενάρια Β και Γ Μεγιστοποίηση της παροχής εγγυημένης ισχύος με ένταξη όλων των περιοχών, δηλαδή ΠΑΠ, ΠΑΚ & νησιά (σενάριο Δ ) Για μικρή εγκατεστημένη

17 Διαπιστώσεις & Συμπεράσματα (1/2) Στην παροχή εγγυημένης ισχύος, αρχικά υπερτερεί το Αιολικό δυναμικό (που είναι ισχυρό στα νησιά). Όσο όμως αυξάνεται η εγκατεστημένη ισχύς, ενισχύεται ο ρόλος της διασποράς. Πρακτικά, με την αύξηση της γεωγραφικής διασποράς μειώνεται το ποσοστό του χρόνου με μηδενική Αιολική παραγωγή. Η εγγυημένη ισχύς, σε «κακό» υδραυλικό έτος, μπορεί να ξεπεράσει το 15% για εγκατεστημένη Αιολική ισχύ 5000MW στο διασυνδεδεμένο σύστημα. Συνεπώς, υποκαθίσταται συμβατική ισχύς της τάξης των 750MW. Ενδεικτικά, 100MW πρόσθετης υποκαθιστάμενης συμβατικής ισχύος μπορεί να προκύψει από καλύτερη γεωγραφική διασπορά. Ο προσδιορισμός της εγγυημένης ισχύος είναι συντηρητικός, δεδομένης της μεσοκλιματικής προσέγγισης (φαινόμενα τοπικής κλίμακας συλλαμβάνονται μόνο με ανάλυση μικροκλίμακας). 16/17

Η εγγυημένη ισχύς, σε «κακό» υδραυλικό έτος, μπορεί να ξεπεράσει το 15% για εγκατεστημένη Αιολική ισχύ 5000MW στο διασυνδεδεμένο σύστημα. Συνεπώς, υποκαθίσταται συμβατική ισχύς της τάξης των 750MW.

18 Διαπιστώσεις & Συμπεράσματα (2/2) Ανάγκη για μέγιστη γεωγραφική διασπορά σε περιοχές με ισχυρό αλλά και μέτριο Αιολικό δυναμικό Προτεραιότητες: Τα νησιά να ενταχθούν στον ενεργειακό σχεδιασμό της χώρας Ταυτόχρονη ανάπτυξη Αιολικών οπουδήποτε αλλού πληρούνται κριτήρια βιωσιμότητας «Κακό» υδραυλικό έτος (περισσότερο πιθανό να συμβαίνει στο μέλλον δεδομένων των κλιματικών αλλαγών) «Νέο» τεχνολογικό ζήτημα: Ανάλυση της δυνατότητας απορρόφησης Αιολικής ισχύος (περικοπές) 17/17

οπουδήποτε αλλού πληρούνται κριτήρια βιωσιμότητας «Κακό» υδραυλικό έτος (περισσότερο πιθανό να συμβαίνει στο μέλλον

19 Ευχαριστούμε για την προσοχή σας! Πληροφορίες Επικοινωνία

Σχετικά έγγραφα

Εγγυημένη ισχύς Αιολικής Ενέργειας (Capacity credit) & Περικοπές Αιολικής Ενέργειας

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ AIOΛΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Διδάσκων: Δρ. Κάραλης Γεώργιος Εγγυημένη ισχύς Αιολικής Ενέργειας (Capacity