Στοχαστική ανάλυση και προσομοίωση υδρομετεωρολογικών διεργασιών για τη βελτιστοποίηση υβριδικών συστημάτων ανανεώσιμης ενέργειας

Τα μειονεκτήματα των συμβατικών πηγών ενέργειας, περιλαμβανομένων και των αρνητικών περιβαλλοντικών επιπτώσεών τους, καθιστούν εμφατική την ανάγκη ολοκληρωμένης ένταξης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στο ενεργειακό ισοζύγιο. Ωστόσο, οι ανανεώσιμες πηγές είναι ισχυρά εξαρτώμενες από χρονικά μεταβαλλόμενες και αβέβαιες διεργασίες, στις οποίες περιλαμβάνονται η ταχύτητα ανέμου, η διάρκεια ηλιοφάνειας και η ηλιακή ακτινοβολία. Για να μελετήσουμε τον σχεδιασμό και διαχείριση των υβριδικών ενεργειακών συστημάτων διερευνούμε τις στοχαστικές ιδιότητες των παραπάνω φυσικών διεργασιών, περιλαμβανομένης και της πιθανής ύπαρξης μακροχρόνιας εμμονής. Χρησιμοποιούμε χρονοσειρές ταχύτητας ανέμου και διάρκειας ηλιοφάνειας που ανακτώνται από μια Ευρωπαϊκή βάση δεδομένων ημερήσιων δειγμάτων, και εκτιμούμε αντιπροσωπευτικές τιμές του συντελεστή Hurst για τις δύο μεταβλητές. Πραγματοποιούμε ταυτόχρονη γέννηση συνθετικών χρονοσειρών ταχύτητας ανέμου και διάρκειας ηλιοφάνειας, σε ετήσια, μηνιαία και ημερήσια χρονική κλίμακα. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιούμε το λογισμικό Κασταλία, που πραγματοποιεί πολυμεταβλητή στοχαστική προσομοίωση. Λαμβάνοντας τις παραπάνω χρονοσειρές ως είσοδο, πραγματοποιούμε στοχαστική προσομοίωση ενός αυτόνομου υποθετικού συστήματος ανανεώσιμης ενέργειας και βελτιστοποιούμε την επίδοσή του, χρησιμοποιώντας γενετικούς αλγορίθμους. Για στον σχεδιασμό του συστήματος βελτιστοποιούμε τη διαστασιολόγηση του συστήματος έτσι ώστε να ικανοποιήσουμε τη ζήτηση για ενέργεια με υψηλή αξιοπιστία, ελαχιστοποιώντας επίσης το κόστος. Αν και η κλίμακα της προσομοίωσης είναι ημερήσια, μια απλή μέθοδος επιτρέπει να αξιοποιούμε την ενδοημερήσια κατανομή της παραγόμενης αιολικής ενέργειας. Θεωρούνται διάφορα σενάρια ώστε να εξετάσουμε την επίδραση παραμέτρων εισόδου, όπως ο συντελεστής Hurst, και παραμέτρων σχεδιασμού, όπως η γωνία των φωτοβολταϊκών κατόπτρων.