Συντάχθηκε 15-07-2020 15:07
Τόπος: Η παρουσίαση θα γίνει με τηλεδιάσκεψη
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 17/07/2020 11:00
Λήξη: 17/07/2020 12:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
ΣΤΥΛΙΑΝΟΣ I. ΚΑΛΟΓΡΙΔΗΣ
θέμα
Μελέτη των Έξυπνων Δικτύων Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας με Αυξημένη Διείσδυση Διεσπαρμένης Παραγωγής
Study of Smart Distribution Grids with Increased Penetration of Distributed Generation
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Κωνσταντίνος Καλαϊτζάκης (επιβλέπων)
Αναπληρωτής Καθηγητής Ευτύχιος Κουτρούλης
Μέλος ΕΔΙΠ Ελευθερία Σεργάκη
Περίληψη
Στην παρούσα Διπλωματική εργασία, έγινε πλήρης μελέτη σχεδιασμού και βελτιστοποίησης επιλογών τεχνοοικονομικά ανταγωνιστικής τεχνολογίας Υβριδικού ηλεκτρικού σταθμού υψηλής διείσδυσης ΑΠΕ ως μη εγγυημένες μονάδες παραγωγής βάσης, σε εφαρμογή για ελληνικό μικροδίκτυο, μη διασυνδεμένου με το ελληνικό ηπειρωτικό δίκτυο, για την περίπτωση της νήσου Γαύδου, ετήσιας ζήτησης το 2019, 535 MWh (peak130 kW), σεβόμενη τις κοινωνικές και πολιτιστικές επιπτώσεις στην κουλτούρα των κατοίκων της νήσου, καθώς και την περιβαλλοντική αλλοίωση του τοπίου.
Η αντικειμενική συνάρτηση του προβλήματος βελτιστοποίησης αφορά οικονομικούς όρους επένδυσης, συντήρησης, λειτουργίας για την δεδομένη εγκατάσταση, σύμφωνα με τις τρέχουσες τιμές της αγοράς, της ζήτησης και του δυναμικού των μη εγγυημένης παραγωγής μονάδων βάσης ΑΠΕ, ώριμες τεχνικά. Γίνεται σύγκριση σεναρίων συμμετοχής φωτοβολταϊκών πάρκων και ανεμογεννητριών, καθώς και διαφορετικών τεχνολογιών αποθήκευσης ενέργειας. Απαντώνται τα ερωτήματα: (i) Ποιες ώριμες τεχνολογίες μπορεί να συνδυαστούν για έναν βιώσιμο Υβριδικό Σταθμό στη νήσο Γαύδο, που θα εναρμονίζεται με τις προσδοκίες των κατοίκων. (ii) Γιατί υπάρχει γενικά η ανάγκη τοποθέτησης και ανεμογεννητριών σε ένα Υβριδικό σταθμό ακόμα και αν το αιολικό δυναμικό μπορεί να υστερεί σε σχέση με το ηλιακό δυναμικό.(iii) Ποιες τεχνολογίες μπαταριών προσφέρουν βιώσιμη λύση στον προτεινόμενο Υβριδικό Σταθμό αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας.
Η μαθηματική επίλυση του προβλήματος σχεδιασμού του Υβριδικού Ηλεκτρικού Σταθμού έγινε στο λογισμικό HOMERpro (trial εκδοχή) και η τεκμηρίωση του ΦΒ όσον αφορά τιμών απόδοσής τους και χαρακτηριστικών τους καθώς και βελτιστοποίηση της τοποθέτησης τους στο πρόγραμμα PVSyst. Η εκτίμηση της βιωσιμότητας του έργου υλοποιήθηκε και στα δύο παραπάνω λογισμικά και συγκρίθηκαν τα αποτελέσματα.
Oι δύο καλύτερες λύσεις που προτείνονται δεν περιλαμβάνουν ανεμογεννήτρια/ες. Με διείσδυση ΑΠΕ της τάξης του 100% και οι δύο, κάνουν χρήση των ΦΒ απαιτώντας τάξη μεγέθους 662kW όταν κάνουμε χρήση της γεννήτριας των 50kWκαι τάξη μεγέθους 656kW όταν κάνουμε χρήση της γεννήτριας των 100kW (stand-by, χωρίς να λειτουργεί συστηματικά). Το συνολικό κόστος του έργου και στις δύο περιπτώσεις παραμένει το ίδιο (€1,02εκατ.), προφανώς ως συνάρτηση της αναγκαστικής αντικατάστασης της γεννήτριας των 50kW.Με δεδομένο ότι το σημερινό κόστος παραγωγής της ηλεκτρικής ενέργειας του υφιστάμενου συμβατικού σταθμού είναι 700€/MWh, το προτεινόμενο έργο έχει χρόνο αποπληρωμής 1,9 έως 2,8 έτη.
Λέξεις κλειδιά: Υβριδικός Ηλεκτρικός Σταθμός, microgrid, αποθήκες ενέργειας, Γαύδος, HomerPro, PVsyst.
Abstract
In this Diploma Thesis we present a complete study for the design and the optimization of a techno-economically competitive technology, for a Hybrid Power Station with a high-penetration character. The project is based on the reality of non-guaranteed base production units and is applied toan energy microgrid in Gavdos island. That is, south of Crete, with the size of 535 MWh (peak 130 kW, 2019 data), not interconnected to the mainland Greek energy network. There is also great consideration involving the sensitive social and cultural impacts on the island's inhabitants, as well as the environmental protection of a famous natural landscape.
The objective function of the optimization problem is built upon economic terms of investment, needs of maintenance, operational parameters, current market prices, energy supply and demand, under the potential of the non-guaranteed production of a Renewable Energy System. We also provide comparison scenarios for photoVaic parks and wind turbines, as well as different energy storage technologies. This thesis provides answers to the following questions: (i) What mature technologies can be combined for a sustainable Hybrid Station on the island of Gavdos, which will be in line with the expectations of the residents. (ii) Why there is a general trend to install wind turbines in a Hybrid Power Station, even if the wind potential may lag behind the solar potential. (iii) Which battery technologies offer a viable solution to the proposed Hybrid Power Station.
The mathematical solution for the design of a potentially viable Hybrid Electric Station is done in HOMER Pro software (trial version) and the documentation of the PV regarding their performance and their characteristics, as well as optimization of their placement, is done in the PVSystsoftware (trial version). The assessment of the viability of the project is implemented in both software packages and their results are compared.
Our two best solutions suggested to exclude wind turbines. With 100% of RES penetration, we implement PVs of 662kW when using the already acquired 50kW generator and PVs of 656kW when using the already acquired 100kW generator (stand-by, no systemicor scheduled operation). The total cost of the proposed project, in both cases, remains the same (€1.02mil.), apparently as a function of the forced replacement of the older 50kW generator in the middle of the project time span (set in 20 years). Given that the current production cost of the existing conventional power plant is €700/MWh, the proposed solution has a repayment period between 1.9 to 2.8 years.
Keywords: Hybrid electric station, micro grid, energy storage, Gavdos, Homer Pro, PVsyst.
Meeting ID: 990 2787 5025
Password: 546811
