ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΑΞΙΟΠΙΣΤΙΑΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗΣ ΑΠΟ ΟΣΗΣ ΤΟΥ ΕΛΛΗΝΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕ ΑΙΟΛΙΚΗ ΙΕΙΣ ΥΣΗ

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΑΞΙΟΠΙΣΤΙΑΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗΣ ΑΠΟ ΟΣΗΣ ΤΟΥ ΕΛΛΗΝΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕ ΑΙΟΛΙΚΗ ΙΕΙΣ ΥΣΗ ΤΕΛΙΚΗ ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ ΧΡΗΜΑΤΟ ΟΤΗΣΗ: Ρυθµιστική Αρχή Ενέργειας Κ. ΒΟΥΡΝΑΣ Ε. ΙΑΛΥΝΑΣ Ν. ΧΑΤΖΗΑΡΓΥΡΙΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Ε.Μ.Π. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Ε.Μ.Π. ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Ε.Μ.Π. Επιστηµονικός Υπεύθυνος ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2007 ΑΘΗΝΑ

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Εισαγωγή Προσοµοίωση της Λειτουργίας και Ανάλυση της Επάρκειας Τροφοδότησης Ισχύος των Συστηµάτων Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Αµελώντας την Αιολική ιείσδυση Βασικά Χαρακτηριστικά Μοντελοποίησης των Συστηµάτων Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Βασικές Αρχές της Μεθοδολογίας Προσοµοίωσης Βασικές Αρχές της Μεθοδολογίας για την Ανάλυση της Αξιοπιστίας και Λειτουργικής Απόδοσης των Συστηµάτων Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενεργείας Βελτιώσεις της Μεθοδολογίας για την Ανάλυση του Ελληνικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Προσοµοίωση της Λειτουργίας και Ανάλυση της Επάρκειας Τροφοδότησης Ισχύος των Συστηµάτων Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Θεωρώντας τη Λειτουργία Αιολικών Πάρκων Βασικά Χαρακτηριστικά Μοντελοποίησης της Λειτουργίας των Αιολικών Πάρκων Μεθοδολογία Προσοµοίωσης για Συστήµατα µε Αιολική ιείσδυση Βελτιώσεις της Μεθοδολογίας Προσοµοίωσης για την Ανάλυση του Ελληνικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Απαιτούµενα εδοµένα για την Ανάλυση της Λειτουργικής Απόδοσης του Ελληνικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Ανάλυση της Λειτουργικής Απόδοσης του Ελληνικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας µε Αιολική ιείσδυση Βασικά εδοµένα Συστήµατος Σενάρια Αιολικής ιείσδυσης και εδοµένα Αιολικών Πάρκων Αποτελέσµατα της Ανάλυσης για την Παραγόµενη Ισχύ των Αιολικών Πάρκων Αποτελέσµατα της Ανάλυσης για τη Λειτουργική Απόδοση του Συστήµατος Θεωρώντας το Βασικό Σενάριο 3000MW Αποτελέσµατα της Ανάλυσης για τη Λειτουργική Απόδοση του Συστήµατος Θεωρώντας Όλα τα Σενάρια Αιολικής ιείσδυσης Συµπεράσµατα

3 7. Βιβλιογραφία. 110 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ: εδοµένα του Ελληνικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας και των Αιολικών Πάρκων

4 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα συστήµατα ηλεκτρικής ενέργειας αντιµετωπίζουν συγκεκριµένα προβλήµατα σχεδιασµού και λειτουργίας τα οποία κύρια αφορούν την ασφάλεια και την αξιοπιστία λειτουργίας τους και προκαλούν επιπτώσεις στο κόστος και την ποιότητα παροχής ηλεκτρικής ισχύος στους καταναλωτές. Είναι αναγκαίο να εξασφαλίζεται πάντοτε µια επαρκής ποσότητα εφεδρικής παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος, έτσι ώστε να είναι δυνατή η αντιµετώπιση κρίσιµων καταστάσεων λειτουργίας, όπως είναι η απώλεια των διαθέσιµων µονάδων παραγωγής του συστήµατος λόγω εξαναγκασµένων βλαβών ή προγραµµατισµένων συντηρήσεων. Σε βραχυπρόθεσµο επίπεδο, θα πρέπει οι µονάδες παραγωγής που ευρίσκονται σε θερµή εφεδρεία να µπορούν να ανταποκριθούν επαρκώς στα δυναµικά φαινόµενα που θα προκληθούν από µία σειρά πιθανών διαταραχών, έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η ασφάλεια του συστήµατος (στατική και δυναµική) [1 6]. Η αποτελεσµατική εκµετάλλευση των ανανεώσιµων πηγών ενέργειας και ιδιαίτερα της αιολικής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στο περιβάλλον της ανταγωνιστικής αγοράς αντιµετωπίζει σηµαντικές δυσκολίες [7, 8]. Αυτές αφορούν κύρια τη µεταβλητότητα ορισµένων παραµέτρων των καιρικών συνθηκών οι οποίες σχετίζονται άµεσα µε τη λειτουργία των αντίστοιχων εγκαταστάσεων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Η ένταξη αιολικών πάρκων και η παράλληλη λειτουργία τους µε τις συµβατικές µονάδες παραγωγής έχει ήδη εφαρµοσθεί ευρύτατα σε πολλά συστήµατα ηλεκτρικής ενέργειας. Όµως, η λειτουργία τους έχει αυξήσει σηµαντικά την πολυπλοκότητα της λειτουργίας των συστηµάτων και τις επιπτώσεις τους στην ασφάλεια και αξιοπιστία λειτουργίας τους. Για τους λόγους αυτούς είναι απαραίτητο να εκπονηθεί µία µελέτη που θα αφορά την εκτίµηση των επιπτώσεων της λειτουργίας των αιολικών πάρκων στην αξιοπιστία και ασφάλεια λειτουργίας και το κόστος λειτουργίας των συστηµάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Η λειτουργία ενός σηµαντικού αριθµού αιολικών πάρκων σε ένα σύστηµα ηλεκτρικής ενέργειας µπορεί να προκαλέσει δυναµικά µη ευσταθείς καταστάσεις λειτουργίας εξαιτίας της τυχαίας µεταβλητότητας της ταχύτητας του ανέµου που µπορεί να προκαλέσει πολύ σηµαντική µείωση της παραγόµενης ισχύος των ανεµογεννητριών και της περιορισµένης δυνατότητας των ανεµογεννητριών, ιδιαίτερα των απευθείας συνδεδεµένων στο σύστηµα µεταφοράς, να ελέγξουν την ενεργό και άεργο ισχύ τους. Αυτή η µείωση πρέπει να καλυφθεί από την επιπρόσθετη παραγωγή ισχύος των συµβατικών µονάδων παραγωγής οι οποίες θα ευρίσκονται σε κατάσταση 1

5 στρεφόµενης εφεδρείας. Αυτό σηµαίνει ότι, για τον προγραµµατισµό της σχεδίασης του συστήµατος παραγωγής και µεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας και της έκδοσης των αδειών παραγωγής και των όρων σύνδεσης στο σύστηµα µεταφοράς για τα αιολικά πάρκα, πρέπει να καθορισθεί µία στάθµη διείσδυσης των ανεµογεννητριών στο σύστηµα ηλεκτρικής ενέργειας (αιολική διείσδυση) η οποία θα εκφράζεται ως ένα εκατοστιαίο ποσοστό της εγκατεστηµένης ηλεκτρικής ισχύος των ανεµογεννητριών ως προς την αιχµή της ζήτησης φορτίου του. Αυτή η στάθµη αποτελεί µία οριακή τιµή που πρέπει να λαµβάνεται υπόψη για την ανάλυση µίας συγκεκριµένης χρονικής περιόδου του συστήµατος σε συνδυασµό µε την εγκατεστηµένη ισχύ των σταθµών παραγωγής του και τις λειτουργικές πρακτικές τους. Η παρούσα έκθεση αποτελεί την τελική τεχνική έκθεση του έργου που έχει ανατεθεί από τη Ρυθµιστική Αρχή Ενέργειας (ΡΑΕ) στο Εργαστήριο Συστηµάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας του Ε.Μ. Πολυτεχνείου και αφορά την ανάλυση της αξιοπιστίας λειτουργίας και της λειτουργικής απόδοσης του Ελληνικού συστήµατος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας θεωρώντας την αυξηµένη στάθµη αιολικής διείσδυσης από τα αιολικά πάρκα που αναµένεται να έχουν εγκατασταθεί στο άµεσο µέλλον. Στο έργο αυτό συµµετέχει ενεργά ο ιαχειριστής Ελληνικού Συστήµατος Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας ( ΕΣΜΗΕ). Η ανάλυση της αξιοπιστίας λειτουργίας του συστήµατος επικεντρώνεται στην επάρκεια της τροφοδότησης ισχύος του συστήµατος. Για την ανάλυση αυτή θεωρούνται τα ιδιαίτερα τεχνικά χαρακτηριστικά όλων των αιολικών πάρκων που έχουν συνδεθεί στο σύστηµα µεταφοράς και ήδη λειτουργούν όλων των αιολικών πάρκων που έχουν λάβει ήδη άδεια παραγωγής από τη ΡΑΕ και όρους σύνδεσης στο σύστηµα µεταφοράς από τον ΕΣΜΗΕ ενός µεγάλου µέρους των αιολικών πάρκων που έχουν ήδη λάβει άδεια παραγωγής από τη ΡΑΕ αλλά δεν έχουν λάβει όρους σύνδεσης στο σύστηµα µεταφοράς από τον ΕΣΜΗΕ ή δεν έχουν ακόµα υποβάλει αιτήσεις στον ΕΣΜΗΕ για να λάβουν όρους σύνδεσης στο σύστηµα µεταφοράς. Οι επιπτώσεις της αιολικής διείσδυσης αξιολογούνται θεωρώντας ένα βασικό σενάριο (Σενάριο 3000MW) και τέσσερα επιπρόσθετα σενάρια (Σενάριο 4000MW, Σενάριο 5000MW, Σενάριο 4500MW, Σενάριο 5500MW) τα οποία έχουν διαφορετικές τιµές της εγκατεστηµένης ισχύος των ανεµογεννητριών των αιολικών πάρκων. Οι ονοµασίες αυτών των σεναρίων αναφέρονται στις τιµές αυτές µε προσέγγιση. Σηµειώνεται ότι στην παρούσα τελική τεχνική έκθεση έχουν ενσωµατωθεί όλες οι παρατηρήσεις, σχόλια και προτάσεις που έγιναν στα κείµενα της προκαταρκτικής τεχνικής έκθεσης και της ενδιάµεσης τεχνικής έκθεσης από τα στελέχη της 2

6 ΡΑΕ και του ΕΣΜΗΕ κατά τη διάρκεια των συναντήσεων που πραγµατοποιήθηκαν στα γραφεία τους. Η παρούσα τεχνική έκθεση περιλαµβάνει ένα µεγάλο µέρος της ενδιάµεσης τεχνικής έκθεσης και αποτελείται από επτά κεφάλαια και ένα Παράρτηµα στα οποία συµπεριλαµβάνονται τα ακόλουθα: 1. Εισαγωγή 2. Προσοµοίωση της Λειτουργίας και Ανάλυση της Επάρκειας Τροφοδότησης Ισχύος των Συστηµάτων Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Αµελώντας την Αιολική ιείσδυση: Παρουσιάζονται οι βασικές αρχές, η µεθοδολογία και το πρόγραµµα ηλεκτρονικού υπολογιστή που έχουν αναπτυχθεί για την προσοµοίωση της λειτουργίας και την ανάλυση της επάρκειας τροφοδότησης ισχύος των συστηµάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στα οποία δεν υπάρχουν συνδεδεµένα αιολικά πάρκα. 3. Προσοµοίωση της Λειτουργίας και Ανάλυση της Επάρκειας Τροφοδότησης Ισχύος των Συστηµάτων Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Θεωρώντας τη Λειτουργία των Αιολικών Πάρκων: Παρουσιάζονται οι βασικές αρχές, η βελτιωµένη µεθοδολογία και το πρόγραµµα ηλεκτρονικού υπολογιστή που έχουν αναπτυχθεί για την προσοµοίωση της λειτουργίας και την ανάλυση της επάρκειας τροφοδότησης ισχύος των συστηµάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στα οποία υπάρχουν συνδεδεµένα αιολικά πάρκα. Ιδιαίτερα, παρουσιάζονται τα επιπρόσθετα µοντέλα και οι αλγόριθµοι που ενσωµατώθηκαν στην υπάρχουσα µεθοδολογία για τη βέλτιστη προσοµοίωση της λειτουργίας του Ελληνικού συστήµατος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. 4. Απαιτούµενα εδοµένα για την Ανάλυση της Λειτουργικής Απόδοσης του Ελληνικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας: Παρατίθενται τα δεδοµένα που απαιτούνται για την εφαρµογή της βελτιωµένης µεθοδολογίας που παρουσιάζεται στο Κεφάλαιο 3 για την ανάλυση της λειτουργικής απόδοσης των συστηµάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας θεωρώντας τα εγκατεστηµένα αιολικά πάρκα και ιδιαίτερα για την εφαρµογή της στο Ελληνικό σύστηµα παραγωγής. 5. Ανάλυση της Λειτουργικής Απόδοσης του Ελληνικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας µε Αιολική ιείσδυση: Παρατίθενται τα αποτελέσµατα που ευρέθησαν από την εφαρµογή της βελτιωµένης µεθοδολογίας που παρουσιάζεται στο Κεφάλαιο 3 στο Ελληνικό σύστηµα παραγωγής 3

7 ηλεκτρικής ενέργειας µε σκοπό την ανάλυση της λειτουργικής απόδοσης του. Αρχικά, θεωρείται το βασικό Σενάριο 3000MW της αιολικής διείσδυσης στο οποίο υποτίθεται ότι η συνολική εγκατεστηµένη ισχύς των ανεµογεννητριών των αιολικών πάρκων είναι ίση µε 2971,93 MW (περίπου 3000MW) και τα χαρακτηριστικά του συστήµατος για το ηµερολογιακό έτος Στη συνέχεια, θεωρούνται τέσσερα επιπρόσθετα σενάρια (Σενάριο 4000MW, Σενάριο 5000MW, Σενάριο 4500MW, Σενάριο 5500MW) στα οποία θεωρούνται αυξηµένες στάθµες αιολικής διείσδυσης (µε συνολική εγκατεστηµένη ισχύ των ανεµογεννητριών περίπου ίση µε αυτή της ονοµασίας τους). Στην ανάλυση της λειτουργικής απόδοσης του συστήµατος, λαµβάνονται υπόψη διαφορετικές τιµές των µεταβλητών της λειτουργίας του συστήµατος έτσι ώστε να διαπιστωθούν οι σχετικές επιπτώσεις τους. 6. Συµπεράσµατα: Παρατίθενται τα γενικά συµπεράσµατα της τελικής τεχνικής έκθεσης τα οποία εξάγονται από την αξιολόγηση των αποτελεσµάτων της ανάλυσης της λειτουργικής απόδοσης του Ελληνικού συστήµατος παραγωγής θεωρώντας τα πέντε διαφορετικά σενάρια της αιολικής διείσδυσης που έχουν θεωρηθεί και των επιπτώσεων της αυξηµένης αιολικής διείσδυσης στη λειτουργική απόδοση του. 7. Βιβλιογραφία: Παρατίθεται η βιβλιογραφία της τεχνικής έκθεσης. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ: Παρατίθενται πίνακες που περιλαµβάνουν όλα τα βασικά δεδοµένα του Ελληνικού συστήµατος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και τα δεδοµένα των αιολικών πάρκων που χρησιµοποιούνται για την ανάλυση της λειτουργικής απόδοσης του συστήµατος θεωρώντας τα πέντε διαφορετικά σενάρια αιολικής διείσδυσης. Επίσης, υποβάλλεται ένα αρχείο σε µορφή EXCEL µε ονοµασία Windparkspowercurves.xls στο οποίο έχουν αποθηκευτεί οι χρονολογικές καµπύλες της παραγόµενης ισχύος όλων των αιολικών πάρκων που χρησιµοποιήθηκαν στο παρόν ερευνητικό έργο και είχαν δοθεί από το ΚΑΠΕ. Το αρχείο αυτό περιλαµβάνει τις ετήσιες χρονολογικές καµπύλες (8760 σηµεία) για 394 αιολικά πάρκα (οµάδες) όπως παρατίθενται στον Πίνακα Π9 του Παραρτήµατος (περιλαµβάνεται ένα επιπρόσθετο πάρκο στη Μύκονο). Η σειρά εµφάνισης τους καθορίζει τον κωδικό της καµπύλης ΚΑΠΕ που αναφέρεται στον Πίνακα Π9. Τα δεδοµένα των καµπυλών των αιολικών πάρκων µε κωδικό από 1 έως 255 περιλαµβάνονται στο πρώτο φύλλο εργασίας ενώ οι τα δεδοµένα των υπόλοιπων καµπυλών των αιολικών πάρκων µε κωδικό από 256 έως 394 περιλαµβάνονται στο 4

8 δεύτερο φύλλο εργασίας. Μετά από την επιτυχηµένη ολοκλήρωση του έργου που αφορά η παρούσα τελική τεχνική έκθεση, ο Επιστηµονικός Υπεύθυνος και όλα τα µέλη της ερευνητικής οµάδας του Ε.Μ. Πολυτεχνείου οφείλουν να ευχαριστήσουν θερµά όλα τα στελέχη των διαφόρων υπηρεσιών της Ρυθµιστικής Αρχής Ενέργειας και του ιαχειριστή Ελληνικού Συστήµατος Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας που βοήθησαν ενεργά στην ολοκλήρωση του µε την παροχή όλων των απαραιτήτων δεδοµένων και των προτάσεων και σχολίων τους που έγιναν στις πρώτες δύο τεχνικές εκθέσεις του έργου (προκαταρκτική, ενδιάµεση). Επισηµαίνεται η πολύτιµη συνεργασία τους που βοήθησε σηµαντικά την ολοκλήρωση του έργου, ενώ οι εύστοχες προτάσεις και παρατηρήσεις τους κατά τη διάρκεια της εκπόνησης του ήταν επωφελείς και συνέβαλαν αποφασιστικά στην αντιµετώπιση όλων των θεµάτων που ανέκυπταν. Ο Επιστηµονικός Υπεύθυνος του έργου θα ήθελε να ευχαριστήσει ιδιαίτερα τον Πρόεδρο και τα µέλη της ΡΑΕ και τον Πρόεδρο του ιοικητικού Συµβουλίου και τον ιευθύνοντα Σύµβουλο του ΕΣΜΗΕ για την αµέριστη συµπαράσταση τους κατά τη διάρκεια εκπόνησης του έργου και τη συµβολή τους στην επιτυχή ολοκλήρωση του. 5

9 2. ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΕΠΑΡΚΕΙΑΣ ΤΡΟΦΟ ΟΤΗΣΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΜΕΛΩΝΤΑΣ ΤΗΝ ΑΙΟΛΙΚΗ ΙΕΙΣ ΥΣΗ 2.1. Βασικά Χαρακτηριστικά Μοντελοποίησης των Συστηµάτων Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Η προσοµοίωση της λειτουργίας και η ανάλυση της επάρκειας τροφοδότησης ισχύος των συστηµάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στηρίζονται στην εφαρµογή µίας ευέλικτης και αποδοτικής υπολογιστικής µεθοδολογίας η οποία αναπτύχθηκε στο Εργαστήριο Συστηµάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας του Ε.Μ. Πολυτεχνείου και βασίζεται στις αρχές της ακολουθιακής προσοµοίωσης Monte Carlo της λειτουργίας του συστήµατος [2, 3, 9]. Στη µεθοδολογία αυτή έχουν ενσωµατωθεί ρεαλιστικά οι αρχές λειτουργίας της ανταγωνιστικής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας και τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των σταθµών παραγωγής στους οποίους δεν συµπεριλαµβάνονται τα αιολικά πάρκα. Αυτή η µεθοδολογία στοχεύει στον υπολογισµό κατάλληλων δεικτών οι οποίοι ποσοτικοποιούν τη λειτουργική απόδοση του συστήµατος για συγκεκριµένα σενάρια λειτουργίας του που θεωρούνται. Τα ακόλουθα βασικά χαρακτηριστικά των συστηµάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας θεωρούνται στην αναπτυχθείσα υπολογιστική µεθοδολογία: Το σύστηµα παραγωγής περιλαµβάνει ένα σύνολο θερµικών και υδροηλεκτρικών σταθµών που συνδέονται στους αντίστοιχους ζυγούς του συστήµατος µεταφοράς. Κάθε θερµικός σταθµός αποτελείται από έναν αριθµό µονάδων παραγωγής οι οποίες µπορεί να είναι διαφόρων τύπων, όπως είναι οι ατµοστρόβιλοι, οι αεροστρόβιλοι, οι µονάδες εσωτερικής καύσης (ντηζελογεννήτριες) και οι µονάδες παραγωγής συνδυασµένου κύκλου. Για κάθε µονάδα παραγωγής καθορίζονται οι τιµές ορισµένων παραµέτρων της όπως είναι η µέγιστη τιµή παραγόµενης ισχύος (σε MW), η ελάχιστη τιµή παραγόµενης ισχύος (σε MW), οι ρυθµοί ανάληψης και µείωσης φορτίου, οι παράµετροι αξιοπιστίας (ρυθµός βλαβών, χρόνος επισκευής), οι παράµετροι συντήρησης (χρονικές περίοδοι συντήρησης σε ένα ηµερολογιακό έτος) και τα δεδοµένα του κόστους παραγωγής ισχύος. Για ορισµένους τύπους µονάδων παραγωγής που τροφοδοτούν κύρια το φορτίο βάσης, η ελάχιστη τιµή της παραγόµενης ισχύος τους είναι µη µηδενική που σηµαίνει ότι, όταν ευρίσκονται σε κατάσταση λειτουργίας, αυτή η τιµή της ισχύος εξόδου τους αποτελεί ένα κατώτατο όριο φόρτισης που πρέπει πάντοτε να λαµβάνεται υπόψη. Επίσης, ένας σταθµός παραγωγής µπορεί να χαρακτηρίζεται ως συµπαραγωγικός 6

10 που σηµαίνει ότι οι µονάδες του χρησιµοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας που εγχέεται στο σύστηµα ηλεκτρικής ενέργειας και για την παραγωγή θερµικής ενέργειας που χρησιµοποιείται για την ικανοποίηση των απαιτήσεων των αντιστοίχων ή παρακείµενων βιοµηχανικών εγκαταστάσεων. Για την ανάλυση του συστήµατος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, θεωρείται µόνο η παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος της οποίας η ελάχιστη τιµή πρέπει να ακολουθεί ένα συγκεκριµένο πρόγραµµα που καθορίζεται από τις απαιτήσεις της θερµικής ισχύος των αντιστοίχων βιοµηχανικών εγκαταστάσεων. Η επιπρόσθετη παραγόµενη ισχύς έως τη µέγιστη τιµή της µπορεί να εγχέεται στο σύστηµα παραγωγής σύµφωνα µε τους κανόνες της ανταγωνιστικής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας (στάθµη προτεραιότητας). Κάθε υδροηλεκτρικός σταθµός αποτελείται από έναν αριθµό µονάδων παραγωγής και τον αντίστοιχο ταµιευτήρα αποθήκευσης των υδάτων. Σε ένα τέτοιο σταθµό παραγωγής, η πηγή ενεργείας είναι οι εισροές των υδάτων που αποθηκεύονται στους ταµιευτήρες οι οποίοι είναι εγκατεστηµένοι κατά µήκος του αντίστοιχου ποταµού. Οι εισροές υδάτων σε ένα ταµιευτήρα εξαρτώνται από την ποσότητα των υδάτων που απελευθερώνονται από τους προηγούµενους ταµιευτήρες του ιδίου ποταµού (εάν υπάρχουν) και τις εισροές των παραποτάµων που χύνονται στον κυρίως ποταµό κατά την ροή τους από τον ανάντη ταµιευτήρα. Οι τιµές αυτών των εισροών υδάτων εξαρτώνται από την ποσότητα των βροχοπτώσεων και τις υπάρχουσες γεωγραφικές διασυνδέσεις των ποταµών οι οποίοι καθορίζουν ένα υδρολογικό σύστηµα. Για τη ρεαλιστικότερη αναπαράσταση ενός υδρολογικού συστήµατος πρέπει να καθορίζονται υδρολογικές περιοχές οι οποίες αποτελούν ξεχωριστές γεωγραφικές περιοχές µε διαφορετικές ποσότητες βροχοπτώσεων. Κάθε υδρολογική περιοχή περιλαµβάνει τους αντίστοιχους ποταµούς µε τους παραποτάµους τους και τους υδροηλεκτρικούς σταθµούς που είναι εγκατεστηµένοι κατά µήκος τους. Οι υδροηλεκτρικοί σταθµοί που είναι εγκατεστηµένοι κατά µήκος ενός ποταµού καθορίζουν µία υδρολογική αλυσίδα. Ένα κατάλληλο µοντέλο για κάθε υδροηλεκτρικό σταθµό του συστήµατος πρέπει να αναπτυχθεί θεωρώντας όλα τα παραπάνω χαρακτηριστικά και στο οποίο θα παρουσιάζονται οι αντίστοιχες εισροές και εκροές των υδάτων του. Σε αυτό το µοντέλο πρέπει να ενσωµατώνονται οι λειτουργικές πρακτικές ορισµένων υδροηλεκτρικών σταθµών που διαθέτουν αντλητικά συγκροτήµατα και αυτών που έχουν υποχρεώσεις για αρδευτικούς σκοπούς. Για κάθε µονάδα παραγωγής καθορίζονται οι τιµές ορισµένων παραµέτρων της όπως είναι η µέγιστη τιµή παραγόµενης ισχύος (σε MW), η ελάχιστη τιµή παραγόµενης ισχύος (σε MW), οι παράµετροι αξιοπιστίας (ρυθµός βλαβών, χρόνος επισκευής), οι παράµετροι συντήρησης 7

11 (χρονικές περίοδοι συντήρησης σε ένα ηµερολογιακό έτος) και τα δεδοµένα του κόστους παραγωγής ισχύος. εν λαµβάνονται υπόψη οι ρυθµοί ανάληψης και µείωσης φορτίου διότι οι τιµές τους είναι αρκετά µεγάλες που σηµαίνει ότι οι µονάδες παραγωγής των υδροηλεκτρικών σταθµών µπορούν να πραγµατοποιήσουν οποιαδήποτε µεταβολή της φόρτισης τους κατά τη διάρκεια της θεωρούµενης χρονικής περιόδου προσοµοίωσης (µία ώρα). Τέλος, πρέπει να αναπτυχθεί µία κατάλληλη διαδικασία διαχείρισης των υδάτων των ταµιευτήρων και της σχετικής λειτουργίας των µονάδων παραγωγής των υδροηλεκτρικών σταθµών. Ένα µέρος των θερµικών και υδροηλεκτρικών σταθµών του συστήµατος µπορεί να έχουν µικρές τιµές εγκατεστηµένης ισχύος των µονάδων παραγωγής τους και χαρακτηρίζονται ως σταθµοί παραγωγής που χρησιµοποιούν ανανεώσιµες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ). Τέτοιοι σταθµοί είναι οι µικροί υδροηλεκτρικοί σταθµοί (ΜΥΗΕ), οι µικροί συµπαραγωγικοί θερµικοί σταθµοί (CP) και οι θερµικοί σταθµοί που χρησιµοποιούν ως καύσιµο τη βιοµάζα (ΒΙ). Το κοινό χαρακτηριστικό αυτών των σταθµών είναι ότι η παραγωγή ισχύος τους δεν είναι ελέγξιµη και, εποµένως, απαιτείται µία σχετική µοντελοποίηση τους. Η ζήτηση φορτίου του συστήµατος χαρακτηρίζεται από την ετήσια χρονολογική καµπύλη της η οποία αποτελείται από 8760 διακριτά σηµεία που αποτυπώνουν την αντίστοιχη µέση ωριαία ζήτηση φορτίου και αφορούν ένα συγκεκριµένο χρονικό διάστηµα προσοµοίωσης (µία ώρα). Το φορτίο βάσης τροφοδοτείται από µονάδες παραγωγής που έχουν µικρό κόστος παραγωγής όπως είναι οι ατµοστρόβιλοι που λειτουργούν µε καύσιµο τον λιγνίτη. Οι µονάδες παραγωγής συνδυασµένου κύκλου που λειτουργούν µε καύσιµο το φυσικό αέριο τροφοδοτούν τη ζήτηση φορτίου που ευρίσκεται στη ζώνη µέσης φόρτισης. Τέλος, οι µονάδες παραγωγής µε αεροστρόβιλους έχουν υψηλό κόστος παραγωγής και τροφοδοτούν συνήθως τις ηµερήσιες αιχµές ζήτησης φορτίου και τη ζήτηση φορτίου που δεν µπορεί να τροφοδοτηθεί λόγω ενδεχόµενων εξαναγκασµένων βλαβών ή προγραµµατισµένων συντηρήσεων των άλλων µονάδων παραγωγής. Εποµένως, η λειτουργία αυτών των µονάδων παραγωγής αυξάνει το µέσο κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας του συστήµατος. Το κέντρο ελέγχου του ΕΣΜΗΕ είναι υπεύθυνο για την κατάλληλη ρύθµιση της λειτουργίας όλων των µονάδων παραγωγής του συστήµατος παραγωγής σύµφωνα µε τους ισχύοντες κώδικες του και τους κανόνες της ανταγωνιστικής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα. Σε κάθε θεωρούµενη χρονική περίοδο λειτουργίας του συστήµατος, ένας κατάλληλος 8

12 αριθµός µονάδων παραγωγής του πρέπει να ευρίσκεται σε κατάσταση λειτουργίας για την τροφοδότηση της αντίστοιχης ζήτησης φορτίου του συστήµατος. Οι µονάδες παραγωγής που χαρακτηρίζονται ως µονάδες βάσης θεωρείται ότι πρέπει να ευρίσκονται πάντοτε σε κατάσταση λειτουργίας. Οι µονάδες παραγωγής του συστήµατος και οι αντίστοιχες φορτίσεις τους πρέπει να προσδιορίζονται εφαρµόζοντας µία κατάλληλη διαδικασία θεωρώντας µόνο τις µονάδες που µπορούν να τεθούν σε κατάσταση λειτουργίας και µη λαµβάνοντας υπόψη τις µονάδες που ευρίσκονται σε καταστάσεις επισκευής ή συντήρησης. Αυτή η διαδικασία της επιλογής των µονάδων (εκτός των µονάδων βάσης) και του προσδιορισµού των κατάλληλων φορτίσεων τους θεωρεί ως βασικό κριτήριο το κόστος παραγωγής τους και στηρίζεται σε ένα αντίστοιχο κατάλογο προτεραιότητας της λειτουργίας των µονάδων παραγωγής που αντικατοπτρίζει το σχετικό κόστος παραγωγής τους (ή τις τιµές τους στην ανταγωνιστική αγορά ενέργειας). Σύµφωνα µε τη διαδικασία αυτή, η φόρτιση µίας µονάδας παραγωγής λαµβάνει την αντίστοιχη µέγιστη επιτρεπόµενη τιµή της ισχύος εξόδου της πριν από τη επιλογή µίας επιπρόσθετης µονάδας που έχει µικρότερη στάθµη στον κατάλογο προτεραιότητας. Θεωρώντας τον υφιστάµενο Κώδικα ιαχείρισης του Συστήµατος, κατά τη διάρκεια των οµαλών καταστάσεων λειτουργίας του, η µέγιστη φόρτιση των µονάδων παραγωγής δεν µπορεί να υπερβαίνει ένα συγκεκριµένο εκατοστιαίο ποσοστό της αντίστοιχης µέγιστης ισχύος εξόδου τους (π.χ. 98%) έτσι ώστε οι λειτουργούσες µονάδες παραγωγής να συµµετέχουν µε επάρκεια στην πρωτεύουσα ρύθµιση συχνότητας του συστήµατος. Επίσης, πρέπει να λαµβάνονται υπόψη τα αντίστοιχα τεχνικά χαρακτηριστικά των µονάδων παραγωγής και ιδιαίτερα η ελάχιστη τιµή της ισχύος εξόδου τους και οι ρυθµοί ανάληψης και µείωσης φορτίου τους. Τέλος, µία διαδικασία βελτιστοποίησης των αριθµητικών τιµών της φόρτισης των µονάδων παραγωγής µπορεί να θεωρηθεί έτσι ώστε η συµµετοχή τους στην πρωτεύουσα ρύθµιση συχνότητας του συστήµατος να είναι περισσότερο αποτελεσµατική σε ενδεχόµενες καταστάσεις διαταραχών. Εάν η λειτουργία µίας µονάδας παραγωγής διακόπτεται πρέπει να λαµβάνεται υπόψη ο ρυθµός µείωσης φορτίου της. Η διαδικασία επιλογής των µονάδων παραγωγής που ευρίσκονται σε κατάσταση λειτουργίας σε κάθε θεωρούµενη χρονική περίοδο λειτουργίας του συστήµατος και ο καθορισµός των αντίστοιχων τιµών της παραγόµενης ισχύος τους πρέπει να λαµβάνουν υπόψη ότι πρέπει πάντοτε να υπάρχει µία επαρκής ποσότητα ισχύος τους που θα ευρίσκεται σε κατάσταση στρεφόµενης εφεδρείας για να αντιµετωπιστούν έκτακτες καταστάσεις οι οποίες προκαλούνται από τις ενδεχόµενες µεγάλες µεταβολές της 9

13 ζήτησης φορτίου αλλά κυριώτερα από τις εξαναγκασµένες τυχαίες βλάβες των µονάδων παραγωγής. Για το σκοπό αυτό µπορεί να εφαρµόζονται διάφορα αιτιοκρατικά κριτήρια αξιοπιστίας λειτουργίας. Οι διασυνδέσεις µε γειτονικά συστήµατα ηλεκτρικής ενέργειας µοντελοποιούνται ως ισοδύναµες µονάδες παραγωγής θερµικών σταθµών που έχουν παρόµοια χαρακτηριστικά (µέγιστη ισχύς, παράµετροι αξιοπιστίας) αλλά θεωρείται ότι λειτουργούν ακολουθώντας ένα συγκεκριµένο πρόγραµµα. Αυτό το πρόγραµµα µπορεί να καθορίζεται σε ηµερήσια βάση ανάλογα µε τους µήνες του έτους και συσχετίζεται µε τις εµπορικές συµφωνίες που υπάρχουν για τις διακινήσεις ισχύος διαµέσου των διασυνδέσεων. Είναι φανερό ότι αυτές οι διακινήσεις µπορεί να έχουν διαφορετική φορά (εισαγωγή εξαγωγή) σε διαφορετικές χρονικές περιόδους του έτους. Για το λόγο αυτό η θετική ροή ισχύος σηµαίνει εισαγωγή ισχύος διαµέσου της διασύνδεσης ενώ η αρνητική ροή ισχύος σηµαίνει εξαγωγή ισχύος. Θεωρείται ότι οι διακινήσεις ισχύος έχουν υψηλή προτεραιότητα για την ικανοποίηση τους και η µοντελοποίηση τους πρέπει να λαµβάνει υπόψη αυτό το χαρακτηριστικό. Ένα γενικό κριτήριο αξιοπιστίας που εφαρµόζεται είναι το Κριτήριο Αξιοπιστίας 1 που αφορά το αιτιοκρατικό κριτήριο ασφάλειας Ν - 1 το οποίο καθορίζει ότι η ποσότητα ισχύος της στρεφόµενης εφεδρείας είναι τουλάχιστον ίση µε τη µέγιστη τιµή της παραγόµενης ισχύος από µία λειτουργούσα µονάδα παραγωγής. Είναι φανερό ότι υπάρχουν διαφορετικές αριθµητικές τιµές της ποσότητας ισχύος για διαφορετικές χρονικές περιόδους του έτους οι οποίες εξαρτώνται από τις ιδιαίτερες λειτουργικές συνθήκες του συστήµατος και τις αντίστοιχα διαθέσιµες µονάδες παραγωγής. Αυτό το κριτήριο αξιοπιστίας αποτελεί τη βάση σχεδιασµού και λειτουργίας των συστηµάτων ηλεκτρικής ενέργειας σε πολλές χώρες του κόσµου και εφαρµόζεται σε αυτόνοµα και διασυνδεδεµένα συστήµατα. Επιπρόσθετα, διεθνείς οργανισµοί που εποπτεύουν τη λειτουργία µεγάλων διασυνδεδεµένων συστηµάτων στην Ευρώπη (π.χ. UCTE, NORDEL) λαµβάνουν υπόψη τους αυτό το κριτήριο σε συνδυασµό µε άλλα σχετικά κριτήρια που αφορούν τη ζήτηση φορτίου και τη ροή ισχύος των διασυνδέσεων. Η άµεση θετική επίπτωση της εφαρµογής αυτού του κριτηρίου είναι η ασφάλεια λειτουργίας του συστήµατος να αντιµετωπίζει µε επάρκεια τις ενδεχόµενες βλάβες των µονάδων παραγωγής του. Όµως, υπάρχουν αρνητικές επιπτώσεις που κύρια αφορούν το αυξηµένο κόστος παραγωγής που προκαλείται. Για το σκοπό αυτό, σε ορισµένα συστήµατα ηλεκτρικής ενέργειας µπορεί να εφαρµόζεται ένα διαφορετικό κριτήριο (Κριτήριο Αξιοπιστίας 2) το οποίο καθορίζει την ελάχιστη στάθµη της στρεφόµενης εφεδρείας του συστήµατος που πρέπει να κρατείται ως µία συγκεκριµένη αριθµητική τιµή 10

14 ισχύος ανεξάρτητα των λειτουργικών συνθηκών του συστήµατος. Αυτή η τιµή µπορεί να θεωρηθεί ότι είναι σταθερή κατά τη διάρκεια του έτους ή µπορεί να λαµβάνει ένα µικρό αριθµό διαφορετικών διακριτών τιµών σε διαφορετικές χρονικές περιόδους του έτους. Αυτές οι τιµές πρέπει να καθορίζονται από µία σχετική µελέτη που θα αφορά την ασφάλεια λειτουργίας και την οικονοµική λειτουργία του συστήµατος Βασικές Αρχές της Μεθοδολογίας Προσοµοίωσης Η µέθοδος προσοµοίωσης Monte - Carlo είναι µία στοχαστική διαδικασία προσοµοίωσης των λειτουργικών χαρακτηριστικών των συστηµάτων ηλεκτρικής ενεργείας η οποία χρησιµοποιείται για την εκτίµηση των δεικτών αξιοπιστίας λειτουργίας τους [2, 3, 6, 9]. Στη διεθνή βιβλιογραφία αναφέρονται δύο κύριες κατηγορίες µεθόδων οι οποίες είναι γνωστές ως µέθοδος "τυχαίων γεγονότων" και "ακολουθιακή" µέθοδος. Στη µέθοδο "τυχαίων γεγονότων" θεωρείται ότι κάθε χρονική περίοδος είναι ανεξάρτητη από κάθε άλλη που σηµαίνει ότι αυτή η µέθοδος δεν µπορεί να χρησιµοποιηθεί για τη µοντελοποίηση προβληµάτων που έχουν χρονολογική εξάρτηση. Στην "ακολουθιακή" µέθοδο εξετάζεται κάθε βασική χρονική περίοδος µε µία χρονολογική σειρά προσοµοίωσης. Η προσοµοίωση υλοποιείται ως µία σειρά από πειραµατικά δείγµατα του µοντέλου του θεωρούµενου συστήµατος τα οποία εξετάζονται κατά τη διάρκεια της συνολικής χρονικής περιόδου προσοµοίωσης που είναι ένα ηµερολογιακό έτος. Ένα προκαθορισµένο βήµα µίας ώρας χρησιµοποιείται συνήθως στη διαδικασία προσοµοίωσης το οποίο θεωρείται ρεαλιστικό για τις αναλύσεις αξιοπιστίας λειτουργίας των συστηµάτων ηλεκτρικής ενεργείας διότι οι λειτουργικές µεταβολές που συµβαίνουν σε αυτή τη χρονική περίοδο είναι ελάχιστες. Για κάθε χρονική περίοδο µίας ώρας, εξετάζονται τα σενάρια λειτουργίας του συστήµατος, τα οποία καθορίζονται από τη λειτουργική κατάσταση των στοιχείων του συστήµατος και τη µέση ωριαία ζήτηση φορτίου του, και υπολογίζονται οι αντίστοιχοι δείκτες της λειτουργικής απόδοσης του συστήµατος. Αυτή η διαδικασία επαναλαµβάνεται για όλες τις ωριαίες χρονικές περιόδους ενός έτους (8760 ώρες). Οι αναµενόµενοι ετήσιοι δείκτες του συστήµατος υπολογίζονται από τις ωριαίες καταγραφές των αποτελεσµάτων που ευρέθησαν κατά τη διάρκεια της διαδικασίας προσοµοίωσης. Η διαδικασία συνεχίζεται για διαδοχικές χρονικές περιόδους προσοµοίωσης ενός έτους µέχρι να ικανοποιηθούν τα κριτήρια συγκλίσεως των υπολογιζόµενων δεικτών του συστήµατος που κύρια αφορούν την ελαχιστοποίηση του σφάλµατος υπολογισµών. 11

15 Τα κύρια βήµατα µίας ακολουθιακής διαδικασίας προσοµοίωσης είναι τα ακόλουθα: Καθορισµός της λειτουργικής κατάστασης των στοιχείων του συστήµατος για κάθε περίοδο προσοµοίωσης (µία ώρα), θεωρώντας ότι µεταβολές της λειτουργικής κατάστασης των στοιχείων συµβαίνουν στο τέλος κάθε χρονικής περιόδου. Υπολογισµός του χρόνου εµφάνισης των βλαβών ή του χρόνου περάτωσης της επισκευής των στοιχείων του συστήµατος χρησιµοποιώντας τις κατάλληλες πιθανοτικές κατανοµές και µοντέλα. Υπολογισµός όλων των µεταβλητών που χαρακτηρίζουν τη λειτουργική κατάσταση του συστήµατος θεωρώντας τα λειτουργικά χαρακτηριστικά του συστήµατος που έχουν χρονική εξάρτηση και όλες τις παραµέτρους που επηρεάζουν τη λειτουργία του. Υπολογισµός των κατάλληλων δεικτών της λειτουργικής απόδοσης του συστήµατος εφαρµόζοντας την αρχή της συχνότητας και διάρκειας και καταγραφή τους. Υπολογισµός των ετήσιων δεικτών της λειτουργικής απόδοσης του συστήµατος εφαρµόζοντας την αρχή της συχνότητας και διάρκειας στο τέλος κάθε έτους προσοµοίωσης και χρησιµοποιώντας τις αντίστοιχες καταγραφές των αποτελεσµάτων για τις ωριαίες χρονικές περιόδους προσοµοίωσης (µέσες τιµές αποτελεσµάτων). Επανάληψη των παραπάνω βηµάτων για διαφορετική περίοδο προσοµοίωσης (έτος) µέχρι τη συνολική περίοδο που θεωρείται. Τερµατισµός της διαδικασίας προσοµοίωσης όταν ικανοποιηθούν τα κριτήρια συγκλίσεως της Βασικές Αρχές της Μεθοδολογίας για την Ανάλυση της Αξιοπιστίας και Λειτουργικής Απόδοσης των Συστηµάτων Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενεργείας Στο Εργαστήριο Συστηµάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας του Ε.Μ. Πολυτεχνείου έχουν αναπτυχθεί µία κατάλληλη και αποδοτική µεθοδολογία και το αντίστοιχο πρόγραµµα ηλεκτρονικού υπολογιστή που εφαρµόζουν τις αρχές της ακολουθιακής µεθόδου προσοµοίωσης Monte - Carlo και υπολογίζουν ένα κατάλληλο σύνολο δεικτών αξιοπιστίας και λειτουργικής απόδοσης των συστηµάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας [2, 9]. Τα βασικά βήµατα αυτής της µεθοδολογίας είναι τα ακόλουθα για κάθε χρονική περίοδο προσοµοίωσης (µία ώρα): Η µοντελοποίηση της τυχαίας συµπεριφοράς διαφόρων µεταβλητών της λειτουργίας του συστήµατος πραγµατοποιείται µε τη χρήση τυχαίων αριθµών που παράγονται εφαρµόζοντας µία κατάλληλη υπολογιστική τεχνική. Τέτοιες µεταβλητές είναι η χρονική διάρκεια των περιόδων λειτουργίας και επισκευής των στοιχείων του συστήµατος, η 12

16 µεταβλητότητα των καιρικών συνθηκών (π.χ. ταχύτητα ανέµου, βροχοπτώσεις) και η αβεβαιότητα της πρόβλεψης ορισµένων λειτουργικών χαρακτηριστικών (π.χ. ζήτηση φορτίου, κ.λ.π.). Για το σκοπό αυτό παράγονται ψευδοτυχαίοι αριθµοί που είναι oµoιόµoρφα κατανεµηµένοι στο διάστηµα από 0 έως 1 εφαρµόζοντας την πολλαπλασιαστική τεχνική. Αυτοί οι αριθµοί µετασχηµατίζονται σε αντίστοιχους τυχαίους αριθµούς που ακολουθούν κατάλληλες πιθανοτικές κατανοµές χρησιµοποιώντας τη µέθοδο του αντίστροφου µετασχηµατισµού. Επιπρόσθετα, χρησιµοποιείται η µέθοδος των αντιθέτων µεταβλητών για να επιτευχθεί µείωση της διασποράς των υπολογιζόµενων δεικτών και επιτάχυνση της σύγκλισης της προσοµοίωσης µειώνοντας τα σφάλµατα υπολογισµών [1, 3]. Η λειτουργική συµπεριφορά κάθε στοιχείου (µονάδας παραγωγής) του συστήµατος αναπαρίσταται από ένα κατάλληλο Μαρκοβιανό µοντέλο αξιοπιστίας µε δύο καταστάσεις (λειτουργία, επισκευή) µε αντίστοιχες παραµέτρους αξιοπιστίας. Ιδιαίτερα για τις µονάδες παραγωγής µε µεγάλη τιµή ονοµαστικής ισχύος, αναπτύχθηκε ένα κατάλληλο µοντέλο πολλαπλών καταστάσεων βλάβης (δύο ή τρεις) έτσι ώστε να αναγνωρίζονται οι καταστάσεις µερικής βλάβης (ή λειτουργίας) τους. Για τους σταθµούς παραγωγής συνδυασµένου κύκλου έχει αναπτυχθεί µία ειδική µοντελοποίηση θεωρώντας ότι κάθε σταθµός αποτελείται από ένα ατµοστρόβιλο και ένα ή περισσότερους αεροστρόβιλους. Αυτό σηµαίνει ότι ο σταθµός αποτελείται από δύο ή περισσότερες µονάδες παραγωγής. Για τη λειτουργία των σταθµών παραγωγής συνδυασµένου κύκλου έχουν υποτεθεί συγκεκριµένα σενάρια λειτουργίας τους λαµβάνοντας υπόψη τη λειτουργική κατάσταση των ατµοστροβίλων και αεροστρόβιλων τους σε σχέση µε τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά τους και τις αντίστοιχες στάθµες φόρτισης τους. Η προσοµοίωση της κατάστασης λειτουργίας των στοιχείων του συστήµατος (λειτουργία, επισκευή) πραγµατοποιείται µε τη χρήση κατάλληλων τυχαίων αριθµών οι οποίοι παράγονται θεωρώντας την εκθετική πιθανοτική κατανοµή για τους αντίστοιχους χρόνους λειτουργίας και επισκευής. Οι µονάδες παραγωγής τίθενται σε προγραµµατισµένη κατάσταση συντήρησης σύµφωνα µε ένα σχετικό ετήσιο σχέδιο που καταρτίζεται κατάλληλα. Για κάθε µονάδα παραγωγής καθορίζονται µία συγκεκριµένη χρονική διάρκεια συντήρησης (σε ώρες) και η χρονική στιγµή έναρξης της (ώρα του έτους). Η λειτουργία των υδροηλεκτρικών σταθµών υπόκειται σε ένα σύνολο περιορισµών οι οποίοι σχετίζονται µε τις πολιτικές διαχείρισης και τους πολλαπλούς τρόπους 13

17 χρησιµοποίησης των υδάτων µε χαρακτηριστικότερες περιπτώσεις την άρδευση γεωργικών περιοχών και την αντλησιοταµίευση υδάτων. Η µοντελοποίηση που απαιτείται περιλαµβάνει τη λειτουργική κατάσταση των µονάδων παραγωγής κάθε σταθµού και τον αντίστοιχο ταµιευτήρα αποθήκευσης υδάτων που επηρεάζουν άµεσα την εκµετάλλευση των υδάτων και, εποµένως, τη διαδικασία παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος. Ένα σηµαντικό ρόλο στην προσοµοίωση της λειτουργίας του συστήµατος παραγωγής διαδραµατίζει η διαχείριση των υδάτων µε κατάλληλο τρόπο έτσι ώστε σε κάθε χρονική περίοδο προσοµοίωσης (µία ώρα) να υπάρχει µία συγκεκριµένη ποσότητα υδάτων στους ταµιευτήρες των υδροηλεκτρικών σταθµών. Έχουν µοντελοποιηθεί διάφορες πολιτικές λειτουργίας και διαχείρισης των υδάτων των υδροηλεκτρικών σταθµών και οι δύο κυριότερες είναι η πολιτική της ασφαλούς λειτουργίας και η πολιτική της οικονοµικής και ασφαλούς λειτουργίας. Σύµφωνα µε την πρώτη πολιτική, οι υδροηλεκτρικοί σταθµοί τίθενται σε κατάσταση λειτουργίας για την τροφοδότηση της αντίστοιχης ζήτησης φορτίου αφού πρώτα έχουν τεθεί σε λειτουργία όλες οι διαθέσιµες µονάδες παραγωγής των θερµικών σταθµών (εκτός από τους αεροστρόβιλους). Η πολιτική αυτή υποθέτει ότι οι ποσότητες των υδάτων των ταµιευτήρων διαχειρίζονται µε τέτοιο τρόπο έτσι ώστε να υπάρχουν πάντοτε διαθέσιµες ποσότητες υδάτων για την παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος. Παράλληλα, η εκµετάλλευση των υδάτων πρέπει να γίνεται µε κατάλληλο τρόπο έτσι ώστε να αποφεύγονται ενδεχόµενες υπερχειλίσεις. Η δεύτερη πολιτική θεωρεί το κριτήριο της ασφαλούς και οικονοµικής λειτουργίας του συστήµατος παραγωγής επιζητώντας την ελαχιστοποίηση του λειτουργικού κόστους του. Καθορίζεται ένας κατάλογος προτεραιότητας της ένταξης των µονάδων για τον οποίο λαµβάνονται υπόψη το κόστος παραγωγής για τις µονάδες παραγωγής των θερµικών σταθµών και το ενεργειακό περιεχόµενο των υδάτων των ταµιευτήρων για τους υδροηλεκτρικούς σταθµούς. Για να καθορισθούν τα επίπεδα εκµετάλλευσης των υδάτων στους υδροηλεκτρικούς σταθµούς πρέπει να ληφθούν υπόψη οι περιορισµοί που αφορούν το ενεργειακό επίπεδο τους, την αποθηκευτική δυνατότητα των ταµιευτήρων, τις βροχοπτώσεις, τις εισροές από τους προηγούµενους ταµιευτήρες, τις ανάγκες άρδευσης και ύδρευσης της ευρύτερης περιοχής και τις απαιτήσεις για παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος. ιακρίνονται πέντε καταστάσεις χρήσης των υδάτων του ταµιευτήρα που είναι οι καταστάσεις χρήσης υδάτων για αποφυγή υπερχειλίσεων, οικονοµικής χρήσης υδάτων, έκτακτης χρήσης υδάτων, µη χρήσης υδάτων και υπερχείλισης υδάτων. Η κατάσταση στην οποία ευρίσκεται κάθε υδροηλεκτρικός σταθµός προκύπτει συγκρίνοντας σε κάθε χρονική περίοδο προσοµοίωσης (µία ώρα) την ποσότητα υδάτων που περιέχεται 14

18 στον ταµιευτήρα µε κάποιες χαρακτηριστικές ποσότητες που αντιστοιχούν στην ανώτατη στάθµη πληµµύρας, στις ανώτατες στάθµες λειτουργίας χειµώνα και θέρους και στη στάθµη κανονικής λειτουργίας. Στις περιπτώσεις που η ποσότητα υδάτων που περιέχεται σε ένα ταµιευτήρα είναι µεγαλύτερη από αυτήν που αντιστοιχεί στην ανώτατη στάθµη πληµµύρας, µία ποσότητα υδάτων υπερχειλίζεται για λόγους ασφαλείας. Η αβεβαιότητα της πρόβλεψης της ζήτησης φορτίου του συστήµατος µοντελοποιείται θεωρώντας ότι ακολουθεί µία κανονική κατανοµή µε µέση τιµή τη δεδοµένη ωριαία τιµή της χρονολογικής καµπύλης ζήτησης φορτίου και µία προκαθορισµένη τιµή της τυπικής απόκλισης (για παράδειγµα 4% ή 5%). Για το σκοπό αυτό, παράγεται ένας τυχαίος αριθµός που ακολουθεί την κανονική κατανοµή µε τις σχετικές παραµέτρους µέσης τιµής και τυπικής απόκλισης και προσδιορίζεται η αντίστοιχη τιµή της ζήτησης φορτίου του συστήµατος. Μετά από τον έλεγχο της λειτουργικής κατάστασης των µονάδων παραγωγής (λειτουργία, επισκευή, συντήρηση), πραγµατοποιείται η διαδικασία επιλογής των µονάδων παραγωγής που θα ευρίσκονται σε κατάσταση λειτουργίας προσδιορίζοντας ένα κατάλληλο κατάλογο και η διαδικασία κατανοµής της αντίστοιχης ζήτησης φορτίου σε αυτές. Για το σκοπό αυτό αναπτύχθηκε και εφαρµόζεται ένας κατάλληλος αλγόριθµος που λαµβάνει υπόψη τα χαρακτηριστικά των συστηµάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που αναφέρονται στην παράγραφο 2.1. Οι µονάδες παραγωγής των θερµικών σταθµών (συµπεριλαµβανοµένων των ισοδυνάµων θερµικών σταθµών) επιλέγονται κατάλληλα θεωρώντας το κόστος παραγωγής τους σύµφωνα µε ένα κατάλογο προτεραιότητας τους που καθορίζεται στα δεδοµένα εισόδου. Υποτίθεται ότι οι µονάδες παραγωγής των ισοδυνάµων θερµικών σταθµών που µοντελοποιούν τις διασυνδέσεις και οι µονάδες παραγωγής των συµπαραγωγικών σταθµών (για το µέρος της ισχύος τους που είναι υποχρεωτικό να παράγεται και ισούται µε την ελάχιστη τιµή της ισχύος εξόδου τους) έχουν τις µεγαλύτερες στάθµες προτεραιότητας. Με τον τρόπο αυτό, σε κάθε χρονική περίοδο προσοµοίωσης, αυτές οι µονάδες παραγωγής εντάσσονται υποχρεωτικά στον κατάλογο των µονάδων παραγωγής που λειτουργούν και η παραγόµενη ισχύς τους ισούται µε την αντίστοιχη ισχύ που καθορίζεται στο αντίστοιχο πρόγραµµα λειτουργίας τους. Επίσης, θεωρείται ότι οι φορτίσεις των πανοµοιότυπων µονάδων παραγωγής των θερµικών σταθµών που ευρίσκονται σε κατάσταση λειτουργίας είναι ίσες µεταξύ τους έτσι ώστε να επιτυγχάνεται µία βελτιωµένη απόκριση τους στην πρωτεύουσα ρύθµιση συχνότητας του συστήµατος σε ενδεχόµενες διαταραχές του. Η διαδικασία επιλογής των µονάδων παραγωγής που θα ευρίσκονται σε κατάσταση 15

19 λειτουργίας και ο καθορισµός των αντίστοιχων τιµών της παραγόµενης ισχύος τους λαµβάνει υπόψη ότι πρέπει πάντοτε να υπάρχει µία επαρκής ποσότητα ισχύος τους που θα ευρίσκεται σε κατάσταση στρεφόµενης εφεδρείας για να αντιµετωπιστούν έκτακτες καταστάσεις οι οποίες προκαλούνται κύρια από τις εξαναγκασµένες βλάβες των µονάδων παραγωγής. Αυτή η συνολική ποσότητα ισχύος για το σύστηµα καθορίζεται εφαρµόζοντας το κριτήριο της µεγαλύτερης τιµής παραγόµενης ισχύος εξόδου από λειτουργούσα µονάδα παραγωγής και αφορά την ικανοποίηση του αιτιοκρατικού Κριτηρίου Αξιοπιστίας 1 (κριτήριο ασφαλούς λειτουργίας). Όµως, εάν στο αναλυόµενο σύστηµα εφαρµόζεται ένα διαφορετικό κριτήριο (Κριτήριο Αξιοπιστίας 2) για τον καθορισµό της στάθµης στρεφόµενης εφεδρείας για οποιουσδήποτε λόγους (π.χ. οικονοµικούς), αυτό το κριτήριο µπορεί να θεωρηθεί καθορίζοντας τη σχετική στάθµη (π.χ. εκατοστιαίο ποσοστό της ζήτησης φορτίου, αριθµητική τιµή, κλπ.) Σε διαφορετική περίπτωση υποτίθεται ότι εφαρµόζεται το Κριτήριο Αξιοπιστίας 1. Θεωρείται ότι οι υδροηλεκτρικοί σταθµοί παραγωγής µπορεί να µη λειτουργούν για προκαθορισµένους µήνες του έτους έτσι ώστε να αποθηκεύονται ποσότητες υδάτων στους ταµιευτήρες τους. Αυτές οι ποσότητες υδάτων µπορούν να χρησιµοποιούνται για αρδευτικούς σκοπούς τους υπόλοιπους µήνες του έτους. Οι σταθµοί αυτοί εντάσσονται σε λειτουργία µε αυξηµένη στάθµη προτεραιότητας στους αντίστοιχους µήνες τους έτους και τις συγκεκριµένες χρονικές περιόδους των ηµερών εφαρµόζοντας ένα συγκεκριµένο πρόγραµµα άρδευσης που καθορίζεται στα δεδοµένα εισόδου. Θεωρείται ότι όλοι οι µικροί υδροηλεκτρικοί σταθµοί λειτουργούν συνέχεια κατά τη διάρκεια του έτους και η παραγόµενη ισχύς τους µεταβάλλεται ανάλογα µε τις ποσότητες των διαθεσίµων υδάτων. Οι υπάρχοντες ταµιευτήρες εξυπηρετούν µόνον τις ανάγκες της υδροληψίας και, εποµένως, δεν χρειάζεται η µοντελοποίηση τους όπως στους κλασικούς υδροηλεκτρικούς σταθµούς. Υποθέτοντας ότι είναι γνωστή η συνολική ετήσια παραγόµενη ενέργεια και η καµπύλη µεταβολής της σε µηνιαία βάση (δώδεκα διακριτές τιµές), υπολογίζεται η µέση ηµερήσια παραγόµενη ισχύς κάθε µονάδας παραγωγής του υδροηλεκτρικού σταθµού θεωρώντας ότι θα είναι σταθερή καθ όλη τη διάρκεια των ηµερών του µήνα. Για τον υπολογισµό της µέσης ωριαίας παραγόµενης ισχύος µπορούν να χρησιµοποιηθούν τρεις εναλλακτικές καµπύλες µεταβολής της κατά τη διάρκεια µίας ηµέρας. Αυτές θεωρούν µία σταθερή µέση ωριαία τιµή ισχύος ή συγκεκριµένες µέσες τιµές κατά τη διάρκεια του εικοσιτετραώρου (λειτουργία µόνο σε πρωινές ή µόνο σε απογευµατινές ώρες). Θεωρείται ότι όλοι οι µικροί συµπαραγωγικοί σταθµοί (CP) και οι θερµικοί σταθµοί που 16

20 χρησιµοποιούν τη βιοµάζα ως καύσιµο (ΒΙ) λειτουργούν συνέχεια κατά τη διάρκεια του έτους µε τη µέση τιµή της παραγόµενης ισχύος τους θεωρώντας ένα συντελεστή λειτουργίας (κατάλληλο εκατοστιαίο ποσοστό της εγκατεστηµένης ισχύος τους). Το κόστος παραγωγής των µονάδων παραγωγής των θερµικών σταθµών του συστήµατος υπολογίζεται χρησιµοποιώντας τις αντίστοιχες συναρτήσεις κατανάλωσης καυσίµου σε σχέση µε την παραγόµενη ισχύ εξόδου τους. Εάν αυτές οι συναρτήσεις δεν είναι διαθέσιµες στα δεδοµένα εισόδου, οι αντίστοιχοι δείκτες του συστήµατος δεν υπολογίζονται. Ο βασικός σκοπός της παραπάνω µεθοδολογίας είναι ο υπολογισµός ενός κατάλληλου συνόλου δεικτών οι οποίοι ποσοτικοποιούν τη λειτουργική απόδοση και τη στάθµη αξιοπιστίας λειτουργίας του συστήµατος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που αναλύεται [2, 9]. Αυτοί οι δείκτες αξιοπιστίας αφορούν την επάρκεια του συστήµατος να τροφοδοτήσει την απαιτούµενη ζήτηση φορτίου του. Οι ακόλουθοι δείκτες αποτελούν τους σηµαντικότερους δείκτες: - LOLE: Αναµενόµενη απώλεια φορτίου σε ώρες/έτος. - LOEE: Αναµενόµενη ετήσια µη τροφοδοτούµενη ενέργεια σε MWh/έτος. - EDNS: Αναµενόµενο µέσο µη τροφοδοτούµενο φορτίο σε MW. - FLOL: Αναµενόµενη συχνότητα απώλειας φορτίου σε γεγονότα/έτος. - D: Αναµενόµενη µέση διάρκεια απώλειας φορτίου σε ώρες. - ETHERM: Αναµενόµενη ετήσια παραγόµενη ενέργεια από τους θερµικούς σταθµούς (εκτός των ισοδυνάµων, των µικρών συµπαραγωγικών και των σταθµών µε καύσιµο τη βιοµάζα) σε GWh/έτος. - ΕΑWET: Αναµενόµενη ετήσια συνολική παραγόµενη ενέργεια από τους υδροηλεκτρικούς σταθµούς (εκτός των µικρών υδροηλεκτρικών σταθµών) σε GWh/έτος που συµπεριλαµβάνει την ενέργεια που παράγεται από τη χρησιµοποίηση των αντλούµενων υδάτων στους κατάλληλους σταθµούς. - ΕCOGEN: Αναµενόµενη ετήσια παραγόµενη ηλεκτρική ενέργεια από τους συµπαραγωγικούς σταθµούς (εκτός των µικρών συµπαραγωγικών) σε GWh/έτος η οποία αντιστοιχεί µόνο στην παραγωγή ισχύος για την ικανοποίηση των θερµικών απαιτήσεων τους (ελάχιστη τιµή ισχύος εξόδου). - ΕΙΝTΙ: Αναµενόµενη ετήσια ενέργεια που εισάγεται διαµέσου των διασυνδέσεων του συστήµατος σε GWh/έτος. - ΕΙΝTΟ: Αναµενόµενη ετήσια ενέργεια που εξάγεται διαµέσου των διασυνδέσεων του συστήµατος σε GWh/έτος. 17

21 - ΕΑΡΕ: Αναµενόµενη ετήσια παραγόµενη ενέργεια από τους σταθµούς παραγωγής που χρησιµοποιούν συγκεκριµένους τύπους ανανεώσιµων πηγών ενέργειας (µικροί υδροηλεκτρικοί, µικροί συµπαραγωγικοί, θερµικοί σταθµοί µε καύσιµο τη βιοµάζα) σε GWh/έτος. - ΕTOT: Αναµενόµενη ετήσια συνολική ενέργεια του συστήµατος που παράγεται από τους σταθµούς παραγωγής και διακινείται διαµέσου των διασυνδέσεων του σε GWh/έτος (υπολογίζεται ως το άθροισµα των δεικτών ETHERM, EAWEΤ, EINTI, ΕΑΡΕ και EINTO µε αρνητικό πρόσηµο). - PRHYDRO: Ποσοστό της ετήσιας συνολικής ενέργειας του συστήµατος η οποία παράγεται από τους υδροηλεκτρικούς σταθµούς παραγωγής (εκτός των µικρών υδροηλεκτρικών σταθµών) σε %. - PRΑPΕ: Ποσοστό της ετήσιας συνολικής ενέργειας του συστήµατος η οποία παράγεται από τους σταθµούς παραγωγής που χρησιµοποιούν συγκεκριµένους τύπους ανανεώσιµων πηγών ενέργειας σε %. - PCSM: Μέσο ετήσιο κόστος παραγωγής των θερµικών σταθµών παραγωγής σε EURO/ΜWh. εν υπολογίζεται στην παρούσα ανάλυση της λειτουργικής απόδοσης του Ελληνικού συστήµατος παραγωγής ηλεκτρική ενέργειας. Πρέπει να σηµειωθεί ότι οι παραπάνω πέντε πρώτοι δείκτες είναι οι κύριοι δείκτες αξιοπιστίας του συστήµατος και αφορούν την κατάσταση κινδύνου του στην οποία η συνολική παραγόµενη ισχύς των διαθέσιµων µονάδων παραγωγής του είναι µικρότερη από την αντίστοιχη ζήτηση φορτίου του και, εποµένως, προκαλούνται ενδεχόµενα απώλειας φορτίου των καταναλωτών του. Η κατάσταση λειτουργίας του συστήµατος στην οποία δεν συµβαίνουν ενδεχόµενα απώλειας φορτίου µπορεί να διαιρεθεί στις ακόλουθες δύο υποκαταστάσεις λαµβάνοντας υπόψη την ικανοποίηση του εφαρµοζόµενου Κριτηρίου Αξιοπιστίας 1 ή 2 που αφορά τον καθορισµό της απαιτούµενης στάθµης της στρεφόµενης εφεδρείας του: - Κατάσταση οµαλής λειτουργίας: Το κριτήριο αξιοπιστίας ικανοποιείται. - Κατάσταση οριακής λειτουργίας: Το κριτήριο αξιοπιστίας δεν ικανοποιείται. Για τις παραπάνω δύο καταστάσεις υπολογίζονται οι ακόλουθοι δείκτες αξιοπιστίας που ποσοτικοποιούν την αντίστοιχη λειτουργική συµπεριφορά τους: - PMARG: Πιθανότητα εµφάνισης της κατάστασης οριακής λειτουργίας σε ώρες/έτος. - FRMARG: Ρυθµός εµφάνισης της κατάστασης οριακής λειτουργίας σε γεγ./ έτος. - DMARG: Μέση χρονική διάρκεια της κατάστασης οριακής λειτουργίας σε ώρες. - SPRESUN: Μέση τιµή της στρεφόµενης εφεδρείας που δεν είναι διαθέσιµη στην 18

22 κατάσταση οριακής λειτουργίας ως εκατοστιαίο ποσοστό της απαιτούµενης τιµής (Κριτήριο Αξιοπιστίας 1 ή 2). - PHEALTH: Πιθανότητα εµφάνισης της κατάστασης οµαλής λειτουργίας σε ώρες/έτος. - FRHEALTH: Ρυθµός εµφάνισης της κατάστασης οµαλής λειτουργίας σε γεγ./ έτος. - DHEALTH: Μέση χρονική διάρκεια της κατάστασης οµαλής λειτουργίας σε ώρες. - SPRESAV: Μέση τιµή της στρεφόµενης εφεδρείας η οποία είναι διαθέσιµη στην κατάσταση οµαλής λειτουργίας ως εκατοστιαίο ποσοστό της απαιτούµενης τιµής (Κριτήριο Αξιοπιστίας 1 ή 2). - SPRESAVΤ: Μέση τιµή της στρεφόµενης εφεδρείας η οποία είναι διαθέσιµη στις καταστάσεις οµαλής και οριακής λειτουργίας ως εκατοστιαίο ποσοστό της απαιτούµενης τιµής (Κριτήριο Αξιοπιστίας 1 ή 2). Επιπρόσθετα, υπολογίζεται το ακόλουθο σύνολο δεικτών της λειτουργικής απόδοσης των υδροηλεκτρικών σταθµών παραγωγής του συστήµατος (εκτός των µικρών υδροηλεκτρικών σταθµών): - ΑWE: Μέση ετήσια ποσότητα υδάτων των υδροηλεκτρικών σταθµών που χρησιµοποιήθηκαν για παραγωγή ηλεκτρικής ενεργείας σε Μm 3 /έτος (αµελώντας την ποσότητα των υδάτων που αντλείται στους κατάλληλους σταθµούς). - ΕΑWE: Μέση ετήσια παραγόµενη ηλεκτρική ενέργεια των υδροηλεκτρικών σταθµών σε GWh/έτος (αµελώντας την ενέργεια που παράγεται από τη χρησιµοποίηση των αντλούµενων υδάτων στους κατάλληλους σταθµούς). - ΑWS: Μέση ετήσια ποσότητα υδάτων των υδροηλεκτρικών σταθµών που χρειάσθηκε να υπερχειλισθεί σε Μm 3 /έτος. - ΕΑWS: Μέση ετήσια παραγόµενη ηλεκτρική ενέργεια των υδροηλεκτρικών σταθµών που χάθηκε λόγω υπερχειλίσεως των υδάτων τους σε GWh/έτος. - ΕΑWIR: Μέση ετήσια ηλεκτρική ενέργεια των υδροηλεκτρικών σταθµών που παράγεται για να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις των ποσοτήτων υδάτων για σκοπούς άρδευσης ύδρευσης σε GWh/έτος. - ΕΑWP: Μέση ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενεργείας για άντληση υδάτων στους υδροηλεκτρικούς σταθµούς σε GWh/έτος. - ΕΑWPPR: Μέση ετήσια ηλεκτρική ενέργεια των υδροηλεκτρικών σταθµών σε GWh/έτος η οποία παράγεται από τη χρησιµοποίηση των αντλούµενων υδάτων στους κατάλληλους σταθµούς. Σηµειώνεται ότι οι παραπάνω δείκτες µπορούν να υπολογίζονται ξεχωριστά για κάθε 19

23 υδροηλεκτρικό σταθµό παραγωγής και για το σύνολο των σταθµών του συστήµατος. Τέλος, υπολογίζεται το ακόλουθο σύνολο δεικτών της λειτουργικής απόδοσης των διασυνδέσεων λαµβάνοντας υπόψη τα συµβάντα που αφορούν τη µη ικανοποίηση των απαιτήσεων του αντίστοιχου προγράµµατος τους το οποίο πρέπει να εφαρµόζεται και αποτελεί µέρος των δεδοµένων εισόδου. Αυτοί οι δείκτες υπολογίζονται ξεχωριστά για το πρόγραµµα των διασυνδέσεων που αφορούν εισαγωγές και εξαγωγές ισχύος: FΙNTΙ: Αναµενόµενη συχνότητα συµβάντων για εισαγωγή ισχύος σε γεγ./έτος. DΙNTΙ: Αναµενόµενη µέση διάρκεια συµβάντων για εισαγωγή ισχύος σε ώρες. ΑDΙNTΙ: LDΙNTΙ: ENΙNTΙ: FΙNTΟ: DΙNTΟ: ΑDΙNTΟ: LDΙNTΟ: Αναµενόµενη ετήσια διάρκεια συµβάντων για εισαγωγή ισχύος σε ώρες/έτος. Μέση ισχύς που δεν πραγµατοποιήθηκε εισαγωγή σε MW. Αναµενόµενη ετήσια ενέργεια που δεν πραγµατοποιήθηκε εισαγωγή σε GWh/έτος. Αναµενόµενη συχνότητα συµβάντων για εξαγωγή ισχύος σε γεγ./έτος. Αναµενόµενη µέση διάρκεια συµβάντων για εξαγωγή ισχύος σε ώρες. Αναµενόµενη ετήσια διάρκεια συµβάντων για εξαγωγή ισχύος σε ώρες/έτος. Μέση ισχύς που δεν πραγµατοποιήθηκε εξαγωγή σε MW. ENΙNTΟ: Αναµενόµενη ετήσια ενέργεια που δεν πραγµατοποιήθηκε εξαγωγή σε GWh/έτος. Σηµειώνεται ότι οι παραπάνω δείκτες µπορούν να υπολογίζονται ξεχωριστά για κάθε διασύνδεση του συστήµατος και για το σύνολο των διασυνδέσεων του Βελτιώσεις της Μεθοδολογίας για την Ανάλυση του Ελληνικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Για τις ανάγκες εκπόνησης του παρόντος ερευνητικού έργου που αφορά της ανάλυση της λειτουργικής απόδοσης του Ελληνικού συστήµατος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας πραγµατοποιήθηκαν κατάλληλες τροποποιήσεις και βελτιώσεις της µοντελοποίησης που αναφέρεται στην προηγούµενη παράγραφο 2.3 της τεχνικής έκθεσης έτσι ώστε να προσοµοιώνονται ρεαλιστικά τα τεχνικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά του συστήµατος. Αυτές οι τροποποιήσεις πραγµατοποιήθηκαν µετά από τις συναντήσεις που πραγµατοποιήθηκαν µε τα στελέχη της ΡΑΕ και του ΕΣΜΗΕ στις οποίες συζητήθηκαν τα δύο κείµενα της προκαταρκτικής τεχνικής έκθεσης και της ενδιάµεσης τεχνικής έκθεσης και παρατέθηκαν τα 20

24 σχετικά σχόλια και οι προτάσεις τους για αλλαγές και βελτιώσεις. Για κάθε θερµικό σταθµό παραγωγής του συστήµατος (εκτός από τους µικρούς συµπαραγωγικούς σταθµούς και τους σταθµούς που λειτουργούν µε καύσιµο τη βιοµάζα) καθορίζεται ένας κωδικός λειτουργίας του που σχετίζεται µε τα τεχνικά χαρακτηριστικά του ως ακολούθως: Κωδικός Λειτουργίας Α: Αφορά τους σταθµούς παραγωγής που έχουν πολύ µικρό κόστος παραγωγής (ατµοστρόβιλοι µε καύσιµο το λιγνίτη) και τροφοδοτούν το φορτίο βάσης. Οι διακοπές της λειτουργίας τους προκαλούν σηµαντικές επιπτώσεις στη διάρκεια ζωής του εξοπλισµού τους. Για το λόγο αυτό, θεωρείται ότι η λειτουργία τους διακόπτεται µόνο για την πραγµατοποίηση των απαραίτητων εργασιών συντήρησης και επισκευών µετά από συµβάντα βλαβών. Κωδικός Λειτουργίας Β: Αφορά τους σταθµούς παραγωγής που έχουν αυξηµένο κόστος παραγωγής (ατµοστρόβιλοι µε καύσιµο το φυσικό αέριο ή ενδεχόµενα το πετρέλαιο) και οι διακοπές της λειτουργίας τους προκαλούν σηµαντικές επιπτώσεις στη διάρκεια ζωής του εξοπλισµού τους. Για το λόγο αυτό, ο αριθµός των διακοπών της λειτουργίας τους πρέπει να είναι αρκετά µικρός. Όµως, το αυξηµένο κόστος παραγωγής τους δεν επιτρέπει τη λειτουργία τους πριν από την ένταξη σε λειτουργία άλλων µονάδων παραγωγής που έχουν µικρότερο κόστος παραγωγής σύµφωνα µε τους κανόνες της ανταγωνιστικής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Αντίθετα, αυτοί οι σταθµοί µπορούν να ευρίσκονται σε λειτουργική κατάσταση ψυχρής εφεδρείας και να συµµετέχουν στην κάλυψη της στρεφόµενης εφεδρείας του συστήµατος σε χρονικές περιόδους µεγάλης ζήτησης φορτίου. Για όλους τους παραπάνω λόγους, η µοντελοποίηση επιτρέπει τη διακοπή της λειτουργίας τους µόνο για την πραγµατοποίηση των απαραίτητων εργασιών συντήρησης και επισκευών µετά από συµβάντα βλαβών. Καθορίζονται συγκεκριµένες χρονικές περίοδοι λειτουργίας των σταθµών κατά τη διάρκεια του έτους στις οποίες λειτουργούν µε την ελάχιστη τιµή της ισχύος εξόδου των µονάδων παραγωγής τους. Οι τιµές της παραγόµενης ισχύος τους µπορούν να αυξηθούν σύµφωνα µε τη σχετική στάθµη προτεραιότητας τους όταν η ζήτηση φορτίου του συστήµατος είναι αυξηµένη. Κωδικός Λειτουργίας Γ: Αφορά τους σταθµούς παραγωγής συνδυασµένου κύκλου στους οποίους υπάρχει η δυνατότητα διακοπών της λειτουργίας τους (σβέσεων) χωρίς να προκαλούνται σηµαντικές επιπτώσεις στη διάρκεια ζωής του εξοπλισµού τους. Μία ρεαλιστική τιµή για αυτό τον αριθµό διακοπών (σβέσεων) είναι µία φορά την εβδοµάδα (περίπου πενήντα σβέσεις ανά έτος). Επίσης, αυτοί οι σταθµοί έχουν τη δυνατότητα ταχείας 21