Ημερολόγιο Εκδηλώσεων

Περιγραφή:
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΗΛΙΑ ΡΟΥΦΑΓΑΛΑ με θέμα «Προσομοίωση Λειτουργίας Αντλησιοταμιευτικής Εγκατάστασης στο μη Διασυνδεδεμένο ΣΗΕ της Κρήτης σε MATLAB » «Simulation of a Pumped Storage Hydroelectric Facility in the Isolated Power System of Crete with MATLAB» Εξεταστική Επιτροπή Καθηγητής Γεώργιος Σταυρακάκης (επιβλέπων) Καθηγητής Κωνσταντίνος Καλαϊτζάκης Αναπληρωτής Καθηγητής Ευτύχιος Κουτρούλης Περίληψη Η θέση της χώρας μας στην εύκρατη ζώνη, αλλά και η ευνοϊκή διαμόρφωση του εδάφους, συμβάλει στην επαύξηση της αιολικής ενέργειας. Θα μπορούσαμε να πούμε ότι η εκμετάλλευση της αιολικής ενέργειας είναι σε θέση να καλύψει ένα μεγάλο μέρος των αναγκών των νησιών μας και να γίνει πηγή εθνικού πλούτου. Ωστόσο ένα σημαντικό μειονέκτημα αποτελεί η στοχαστικότητα του ανέμου. Για να μπορούμε να αναφερόμαστε σε εγγυημένη ισχύ, ιδιαίτερα σε μη διασυνδεδεμένα νησιά, θα πρέπει να γίνει συνδυασμός των αιολικών πάρκων με συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. Με αυτό τον τρόπο, το ποσό ενέργειας που απορρίπτεται, όταν οι δυνατοί άνεμοι συνδυάζονται με χαμηλή ζήτηση, θα αποθηκεύεται και θα χρησιμοποιείται σε περιόδους που η ζήτηση είναι υψηλή και η αιολική ενέργεια μη επαρκής. Με αυτά τα συστήματα επίσης θα επιτυγχάνεται η εξομάλυνση των διακυμάνσεων που παρουσιάζονται κατά την παραγωγή ενέργειας από αιολικά συστήματα με άμεση συνέπεια να μειώνονται σημαντικά τα προβλήματα ευστάθειας που δημιουργούνται στην τάση και τη συχνότητα του δικτύου. Επιπρόσθετα επιτυγχάνεται εξοικονόμηση καυσίμου, εφόσον εξασφαλίζεται εγγυημένη ισχύς με χαμηλότερο κόστος από άλλες ενεργειοβόρες μονάδες. Γενικότερα με τη χρήση συστημάτων αποθήκευσης της αιολικής ενέργειας οι ΑΠΕ αποκτούν ένα πιο αξιόπιστο χαρακτήρα. Ένα από τα συστήματα αποθήκευσης είναι τα Αναστρέψιμα Υδροηλεκτρικά (Pumped Storage Systems) . Με τον όρο αναστρέψιμα ΥΗΕ ή ΥΗΕ αποταμίευσης εννοούνται τα ΥΗΕ που έχουν τόσο τη δυνατότητα λειτουργίας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας (λειτουργία υδροστροβίλου) όσο και τη δυνατότητα άντλησης (ή αποταμίευσης) του νερού. Το σύστημα αντλησιοταμίευσης αποτελείται από δύο ταμιευτήρες (αντλησιοταμιευτήρες) με υψομετρική διαφορά, που συνδέονται με ένα ή περισσότερους αγωγούς, από αντλίες και υδροστροβίλους. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε το πρόγραμμα PUMPTUR.FOR το οποίο είχε αναπτυχθεί παλαιότερα από το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (ΕΜΠ, Νοεμ. 2002) με σκοπό να προσομοιώνει την λειτουργία υδροηλεκτρικής εγκατάστασης άντλησης και παραγωγής ενέργειας για την απορρόφηση της απορριπτόμενης ισχύος αιολικού πάρκου. Το PUMPTUR ήταν γραμμένο στη γλώσσα προγραμματισμού FORTRAN, η οποία όμως τείνει να εκλείψει καθώς έχει υποσκελιστεί από τα σύγχρονα προγραμματιστικά περιβάλλοντα. Το γεγονός αυτό επιβάλλει την μετατροπή του προγράμματος σε μια μορφή που θα εξασφαλίσει την συνέχιση της χρήσης του καθώς και την ευκολία βελτίωσης των χαρακτηριστικών του όπως ενσωμάτωση νέων βελτιώσεων, φιλικότητα προς το χρήστη, ταχύτητα, κτλ. Στα πλαίσια της παρούσας πτυχιακής εργασίας, το πρόγραμμα PUMPTUR αναλύθηκε εκτενώς και μετατράπηκε σε παραθυρική μορφή μέσω του ευρέως διαδεδομένου προγράμματος αριθμητικών υπολογισμών MATLAB (εκδ. 2016a). Σκοπός του εύχρηστου εργαλείου που αναπτύχθηκε είναι η βελτιστοποίηση της διαστασιολόγησης των συνιστωσών του έργου αποταμίευσης και παραγωγής ενέργειας από τα αιολικά πάρκα και ο υπολογισμός των βασικών του οικονομοτεχνικών συνιστωσών για τον έλεγχο της τεχνικής δυνατότητας και οικονομικής βιωσιμότητας τέτοιων έργων. Abstract The winds prevailing in our country are rather of an adequate speed due to its position to the temperate zone. Simultaneously, the favorable terrain topography contributes to the augmentation of the wind energy. We could claim that the exploitation of the wind energy is able to cover a great part of our island's needs and to become a source of national wealth. The exploitation of the wind energy offers great advantages to the energy production, mostly in our country. Nevertheless, the stochastic character of the wind remains a prominent disadvantage. In order to be able to provide guaranteed power, a Wind Farm must function in combination with energy storage systems. In such a way, the amount of the rejected energy, once high winds are combined with low demand, will be stored and used during periods when the demand is high but the wind energy is insufficient. Using these systems, what comes off as success, is the smoothing of the fluctuations which appear during the energy production by wind systems. The direct consequence of such a venture will be the considerable reduction of the stability problems of the voltage and the frequency of the power grid. Moreover, what is also achieved is the saving of fuel, since the guaranteed power could be provided with lower cost than other high-energy demanding units. Generally, using storage systems of the wind energy the Renewable Energy Sources acquire a more reliable character. One type of storage system is the Pumped Storage System (PPS). By the term PPS we mean the hydroelectric power station which has both the function capacity for electrical energy production and the pumping capacity of the water as well. The pumped storage system consists of two tanks presenting height difference, joined with one or more pipes, consisting of pumps and turbines. This diploma focuses on the optimization of the components' performance specifications of the energy storage-production project of the Wind Farms at Sitia, Crete, Greece. Their rejected energy will be absorbed by a pumping installation through which it will be transformed into hydraulic energy. This process will be performed by pumping water from a lower reservoir to a higher one. The hydraulic energy will be then transformed into electrical energy, supplying the power grid with a specific amount of energy. In this thesis the PUMPTUR.FOR computer program, that had been developed by National Technical University of Athens (NTUA, 2002) in FORTRAN with the aim to simulate pump storage systems operation, has been updated to MATLAB. The updated algorithm guarantees the continue of its use, as it includes many upgrades such as user friendly environment, technical and economical updates, less computational time. In this thesis, the PUMPTUR program has been analyzed extensively and it has been converted into a windows-format algorithm via the widely used MATLAB numerical computation program (ed. 2016a). The purpose of the algorithm - tool developed is to optimize the dimensioning of the components of the PPS project and to calculate the basic components for evaluating the technical feasibility and commercial viability of such projects.