Αποτελεσματικός σχεδιασμός και διαχείριση υβριδικών συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μέσω της θεωρίας γράφων

A. Kolioukou, A. Zisos, and A. Efstratiadis, Effective planning and management of hybrid renewable energy systems through graph theory, Energies, 19 (5), 1381, doi:10.3390/en19051381, 2026.

[Αποτελεσματικός σχεδιασμός και διαχείριση υβριδικών συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μέσω της θεωρίας γράφων]

Τα υβριδικά συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, που συνδυάζουν συμβατικές και ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και, περιστασιακά, μονάδες αποθήκευσης, έχουν γίνει ο κανόνας όσον αφορά sτην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ο εύρωστος μακροπρόθεσμος σχεδιασμός τέτοιων συστημάτων απαιτεί από τα ενδιαφερόμενα μέρη να εξετάσουν διαφορετικές διατάξεις και διαμορφώσεις τους, ενώ η επιχειρησιακή τους διαχείριση βασίζεται στην πρόβλεψη ενεργειακών πλεονασμάτων και ελλειμμάτων για την επίτευξη της βέλτιστης λήψης αποφάσεων. Ωστόσο, και οι δύο εργασίες, οι οποίες στην πραγματικότητα συνιστούν ένα πρόβλημα κατανομής ροών στα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας, υπόκεινται σε πολλαπλές ιδιαιτερότητες, που προκύπτουν από τη μη γραμμική δυναμική των υποκείμενων διεργασιών, υπό πολυάριθμους τεχνικούς και λειτουργικούς περιορισμούς. Είναι ενδιαφέρον ότι ένα κοινό πρόβλημα αναδύεται στα συστήματα υδατικών πόρων, το οποίο επίσης περιλαμβάνει συνιστώσες αποθήκευσης, απόληψης και μεταφοράς, σε μορφή δικτύου. Σε αυτό το πνεύμα, βασισμένοι σε καθιερωμένες προσεγγίσεις προσομοίωσης από τον τομέα του νερού, εισάγουμε ένα γενικό (δηλαδή, χωρίς περιορισμούς τοπολογίας) και χρονικά αγνωστικιστικό πλαίσιο, τα βασικά μεθοδολογικά στοιχεία του οποίου είναι: (α) η δικτυακή απεικόνιση των ροών ισχύος, (β) η αποτελεσματική διαχείριση των ενεργειακών χρήσεων και περιορισμών μέσω εικονικών κόμβων και κλάδων, (γ) η εφαρμογή προτεραιοτήτων μέσω κατάλληλης αντιστοίχισης τιμών εικονικού κόστους σε όλα τα στοιχεία του γράφου, και (δ) η διαμόρφωση του όλου προβλήματος ως ένα πλαίσιο δικτυακού γραμμικού προγραμματισμού, το οποίο επιτρέπει τη χρήση εξαιρετικά γρήγορων επιλυτών. Απαιτούνται εξειδικευμένες προσαρμογές για την αντιμετώπιση των εξαιρετικά πολύπλοκων ζητημάτων εντός των εν λόγω συστημάτων, ιδίως της αναπαράστασης των συμβατικών θερμικών σταθμών και αντλησιοταμιευτικών υδροηλεκτρικών μονάδων, καθώς και των απωλειών ισχύος κατά μήκος των γραμμών μεταφοράς. Η προσέγγιση μοντελοποίησης δοκιμάζεται μέσω της διαμόρφωσης ενός υποθετικού υβριδικού συστήματος σε ένα μη διασυνδεδεμένο νησί του Αιγαίου, ήτοι τη Σίφνο (Ελλάδα).

Εργασίες μας στις οποίες αναφέρεται αυτή η εργασία:

1.	D. Koutsoyiannis, G. Karavokiros, A. Efstratiadis, N. Mamassis, A. Koukouvinos, and A. Christofides, A decision support system for the management of the water resource system of Athens, Physics and Chemistry of the Earth, 28 (14-15), 599–609, doi:10.1016/S1474-7065(03)00106-2, 2003.
2.	A. Efstratiadis, D. Koutsoyiannis, and D. Xenos, Minimizing water cost in the water resource management of Athens, Urban Water Journal, 1 (1), 3–15, doi:10.1080/15730620410001732099, 2004.
3.	A. Efstratiadis, and D. Koutsoyiannis, One decade of multiobjective calibration approaches in hydrological modelling: a review, Hydrological Sciences Journal, 55 (1), 58–78, doi:10.1080/02626660903526292, 2010.
4.	I. Tsoukalas, P. Kossieris, and C. Makropoulos, Simulation of non-Gaussian correlated random variables, stochastic processes and random fields: Introducing the anySim R-Package for environmental applications and beyond, Water, 12 (6), 1645, doi:10.3390/w12061645, 2020.
5.	G.-K. Sakki, I. Tsoukalas, and A. Efstratiadis, A reverse engineering approach across small hydropower plants: a hidden treasure of hydrological data?, Hydrological Sciences Journal, 67 (1), 94–106, doi:10.1080/02626667.2021.2000992, 2022.
6.	A. Zisos, G.-K. Sakki, and A. Efstratiadis, Mixing renewable energy with pumped hydropower storage: Design optimization under uncertainty and other challenges, Sustainability, 15 (18), 13313, doi:10.3390/su151813313, 2023.