Στοχαστική προσομοίωση και βελτιστοποίηση υβριδικού συστήματος ανανεώσιμης ενέργειας

Χ. Ιωάννου, Στοχαστική προσομοίωση και βελτιστοποίηση υβριδικού συστήματος ανανεώσιμης ενέργειας, Διπλωματική εργασία, 122 pages, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Οκτώβριος 2012.

[doc_id=1301]

[Ελληνικά]

Εξετάζεται ένα αυτόνομο υβριδικό σύστημα που αποτελείται από φωτοβολταϊκά πάνελ, αιολικές μηχανές, δύο ταμιευτήρες με κατάλληλη υψομετρική διαφορά και έναν αντλιοστρόβιλο. Η ενέργεια παράγεται από τις αιολικές μηχανές και τα φωτοβολταϊκά στοιχεία. Ο αντλιοστρόβιλος χρησιμοποιείται για την αποθήκευση και την αξιοποίηση της ενέργειας με αποκλειστική πηγή τον άνεμο και την ηλιακή ακτινοβολία. Ζητούμενο του σχεδιασμού είναι η κατάλληλη εκτίμηση των μεγεθών του συστήματος ώστε να ικανοποιείται η ζήτηση ενέργειας αξιόπιστα με το μικρότερο κόστος. Η προσέγγιση που επιλέγεται για την αντιμετώπιση του προβλήματος σχεδιασμού είναι μέσω ενός στοχαστικού μοντέλου προσομοίωσης της λειτουργίας του συστήματος με ημερήσιο χρονικό βήμα. Συγκεκριμένα δημιουργείται η συνθετική χρονοσειρά της ζήτησης ενέργειας, ώστε να αντιστοιχεί σε 100 000 άτομα, χρησιμοποιώντας την ιστορική χρονοσειρά της κατανάλωσης ενέργειας της ηπειρωτικής Ελλάδας. Επίσης δημιουργούνται οι συνθετικές χρονοσειρές της ταχύτητας ανέμου και της διάρκειας ηλιοφάνειας με χρήση πολυμεταβλητού μοντέλου που διατηρεί την εμμονή με χρήση μετεωρολογικών δεδομένων από σταθμό στην νότια Αττική (37.89N 23.71W). Αναλύεται η μεθοδολογία μετατροπής της διάρκειας ηλιοφάνειας σε ηλιακή ακτινοβολία και ο τρόπος υπολογισμού της ηλιακής ακτινοβολίας. Όσον αφορά την αιολική ενέργεια αναλύεται ο τρόπος υπολογισμού της αντιμετωπίζοντας την επιρροή του ημερήσιου χρονικού βήματος. Συσχετίζονται με θεωρητικές σχέσεις μεγέθη του ταμιευτήρα που είναι απαραίτητα στην προσομοίωση του συστήματος. Αναλύεται ο τρόπος υπολογισμού του κόστους, που αποτελεί την αντικειμενική συνάρτηση που εισάγεται στο γενετικό αλγόριθμο με ζητούμενο την ελαχιστοποιησή της. Ο περιορισμός που εισάγεται είναι η αστοχία να είναι μικρότερη ή ίση του 100 στο μήκος προσομοίωσης των 182 500 ημερών. Εφαρμόζεται η διαδικασία βελτιστοποίησης για διαφορετικές γωνίες κλίσης των ηλιακών πάνελ ώστε να προκύψει η βέλτιστη. Τα αποτελέσματα συγκρίνονται με αυτά που προέκυψαν από συνθετικές χρονοσειρές με τα ίδια στατιστικά χαρακτηριστικά χωρίς όμως την δυναμική Hurst. Εξετάζονται επίσης σενάρια με περιορισμό στον αριθμό των ανεμογεννητριών και γίνεται ανάλυση ευαισθησίας στον εξυπηρετούμενο πληθυσμό.

PDF Πλήρες κείμενο (10719 KB)

PDF Συμπληρωματικό υλικό:

Εργασίες μας που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία:

1. Χ. Ιωάννου, Γ. Τσεκούρας, Α. Ευστρατιάδης, και Δ. Κουτσογιάννης, Στοχαστική ανάλυση και προσομοίωση υδρομετεωρολογικών διεργασιών για τη βελτιστοποίηση ενός υβριδικού συστήματος ανανεώσιμης ενέργειας, Πρακτικά 2ου Πανελλήνιου Συνεδρίου Φραγμάτων και Ταμιευτήρων, Αθήνα, Αίγλη Ζαππείου, doi:10.13140/RG.2.1.3787.0327, Ελληνική Επιτροπή Μεγάλων Φραγμάτων, 2013.
2. Π. Δήμας, Δ. Μπουζιώτας, Δ. Νικολόπουλος, Α. Ευστρατιάδης, και Δ. Κουτσογιάννης, Πλαίσιο βέλτιστης διαχείρισης υδροηλεκτρικών ταμιευτήρων μέσω άντλησης-ταμίευσης: Διερεύνηση στην περίπτωση των υδροσυστημάτων Αχελώου-Θεσσαλίας και Αλιάκμονα, Πρακτικά 3ου Πανελλήνιου Συνεδρίου Φραγμάτων και Ταμιευτήρων, Αίγλη Ζαππείου, Ελληνική Επιτροπή Μεγάλων Φραγμάτων, Αθήνα, 2017.