Το πρώτο µέρος περιλαµβάνει τρία κεφάλαια και αφορά την εφαρµογή της Οικονοµικής Κατανοµής Φορτίου (ΟΚΦ). Στο πρώτο κεφάλαιο παρατίθεται µια συνοπτική

Transcript

1 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Ο σκοπός της παρούσας διπλωµατικής εργασίας είναι η δηµιουργία γραφικής διεπαφής φιλικής προς το χρήστη, στο περιβάλλον του Excel. Το πρώτο µέρος της εργασίας περιλαµβάνει µια εφαρµογή Οικονοµικής Κατανοµής Φορτίου, η οποία αναφέρεται στο αρχείο Economic_Dispatch_Final.xls. Tο δεύτερο µέρος περιλαµβάνει µια εφαρµογή Προγραµµατισµού Λειτουργίας Υδροθερµικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας, η οποία αναφέρεται στο αρχείο Hydrothermal_Scheduling.xls. Για την ανάπτυξη των παραπάνω εφαρµογών χρησιµοποιήθηκε κώδικας σε γλώσσα προγραµµατισµού VBA (Visual Basic for Applications), ενώ η επίλυση των αντίστοιχων προβληµάτων πραγµατοποιήθηκε µε το ειδικό περιβάλλον γενικής αλγεβρικής µοντελοποίησης και επίλυσης προβληµάτων µαθηµατικής βελτιστοποίησης GAMS (Generic Algebraic Modeling System), το οποίο προσλαµβάνει τα δεδοµένα εισόδου από αρχεία Excel µέσω αρχείων.csv και επιστρέφει τα δεδοµένα εξόδου στο Excel µέσω αρχείων κειµένου.txt. Η διαµόρφωση των αρχείων Excel καθώς και η συνεργασία τους µε το GAMS υλοποιείται µέσω κώδικα VBA. Σχηµατικά η συνεργασία των δύο προγραµµάτων δίνεται παρακάτω: ιπλωµατική εργασία 1

2 Το πρώτο µέρος περιλαµβάνει τρία κεφάλαια και αφορά την εφαρµογή της Οικονοµικής Κατανοµής Φορτίου (ΟΚΦ). Στο πρώτο κεφάλαιο παρατίθεται µια συνοπτική θεωρητική εισαγωγή στις έννοιες της ΟΚΦ. Το δεύτερο κεφάλαιο απευθύνεται σε κάθε χρήστη των εφαρµογών και περιγράφει αναλυτικά τον τρόπο εισαγωγής και διαγραφής δεδοµένων, τη λειτουργία της ενσωµατωµένης γραµµής εργαλείων, την ανάγνωση των αποτελεσµάτων καθώς και τα µηνύµατα προειδοποίησης που δύναται να εµφανίσει το πρόγραµµα σε περίπτωση λάθους. Επιπλέον, περιλαµβάνει παρατηρήσεις για την καλύτερη και ευκολότερη λειτουργία του. Το τρίτο κεφάλαιο περιλαµβάνει ενδεικτικά παραδείγµατα της χρήσης του γραφικού περιβάλλοντος για διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας και µεταβλητό πλήθος µονάδων, καθώς και τα συµπεράσµατα που προκύπτουν από την σύγκριση των αποτελεσµάτων τους. Το δεύτερο µέρος περιλαµβάνει δύο κεφάλαια, τα οποία αναφέρονται στον Προγραµµατισµό Λειτουργίας Υδροθερµικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΠΗΕ). Το πρώτο κεφάλαιο περιλαµβάνει την θεωρητική ανάλυση του Προγραµµατισµού Λειτουργίας Υδροθερµικού ΣΠΗΕ. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρατίθενται οι οδηγίες χρήσης της εφαρµογής. Περιγράφονται, δηλαδή, οι φόρµες εισαγωγής και διαγραφής δεδοµένων, η λειτουργία της ενσωµατωµένης γραµµής εργαλείων και η ανάγνωση των αποτελεσµάτων. Επίσης, γίνεται µια συνοπτική περιγραφή των αρχείων.csv και.txt που µεσολαβούν για τη µεταφορά των δεδοµένων µεταξύ των δύο προγραµµάτων, καθώς και τα δυνατά µηνύµατα προειδοποίησης λαθών. Στο τέλος της διπλωµατικής παρατίθεται η βιβλιογραφία που χρησιµοποιήθηκε κατά την εκπόνηση της. ιπλωµατική εργασία 2

3 ΜΕΡΟΣ 1ο: ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΦΟΡΤΙΟΥ ιπλωµατική εργασία 3

4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Θεωρητική Ανάλυση Η ηλεκτρική ζήτηση µιας περιοχής καλύπτεται από δύο ή περισσότερες µονάδες παραγωγής. Βασική προϋπόθεση είναι το άθροισµα των ισχύων εξόδου των µονάδων να ισούται µε τη ζήτηση φορτίου. Αυτό επιτυγχάνεται µε περισσότερες από µία λύσεις. Αν όµως θέσουµε ως κριτήριο την όσο το δυνατόν πιο οικονοµική λειτουργία του συστήµατος, το πρόβληµα αποκτά µια βέλτιστη λύση. Εδώ διαφαίνεται και ο στόχος της Οικονοµικής Κατανοµής Φορτίου, δηλαδή ο προσδιορισµός αυτής της βέλτιστης λύσης. Εποµένως, η Οικονοµική Κατανοµή Φορτίου ορίζεται ως το πρόβληµα του προσδιορισµού της βέλτιστης ισχύος εξόδου των εν λειτουργία θερµικών µονάδων, έτσι ώστε να καλυφθεί η ζήτηση των καταναλωτών (σε µια συγκεκριµένη χρονική στιγµή της λειτουργίας του συστήµατος) µε το ελάχιστο συνολικό κόστος λειτουργίας των µονάδων του συστήµατος. Συγκεκριµένα, το πρόβληµα της ΟΚΦ τίθεται ως εξής: Έστω ότι έχουµε ένα σύστηµα µε Ν θερµικές µονάδες. Σε µια δεδοµένη χρονική στιγµή λειτουργίας του συστήµατος αυτού είναι γνωστά: Η συνολική ζήτηση φορτίου από τους καταναλωτές, P D. Η συνολική παραγωγή των υδροηλεκτρικών σταθµών, P H. Οι συνολικές ανταλλαγές ισχύος µε τα γειτονικά δίκτυα, P INT (P INT > 0, για εξαγωγή ισχύος). Η Οικονοµική Κατανοµή Φορτίου προσδιορίζει την βέλτιστη ισχύ εξόδου των µονάδων έτσι ώστε να ελαχιστοποιείται το συνολικό κόστος λειτουργίας του συστήµατος. Το κόστος λειτουργίας των θερµικών µονάδων περιγράφεται από τις καµπύλες ωριαίου κόστους ( /h MW) που είναι δεδοµένες. Η παραγωγή των υδροηλεκτρικών σταθµών θεωρείται γνωστή από τη λύση του προβλήµατος της υδροθερµικής συνεργασίας. Οι ανταλλαγές ισχύος µε τα γειτονικά δίκτυα, θεωρούνται επίσης γνωστές από τη λύση του προβλήµατος ανάλυσης οικονοµικών ανταλλαγών. Ο αριθµός των θερµικών µονάδων σε λειτουργία, Ν, αλλάζει κατά την διάρκεια της µέρας. Κατά την περίοδο αιχµής λειτουργούν περισσότερες µονάδες. Το πότε και ποιές θερµικές µονάδες θα λειτουργήσουν το επόµενο 24ωρο υπολογίζεται από την επίλυση του προβλήµατος της ένταξης µονάδων. ιπλωµατική εργασία 4

5 Το πρόβληµα της ΟΚΦ που εξετάζουµε, είναι ένα πρόβληµα στιγµιαίας βελτιστοποίησης. Τα δεδοµένα και τα ζητούµενα του προβλήµατος αναφέρονται σε µια συγκεκριµένη χρονική στιγµή της λειτουργίας του συστήµατος. Το πρόβληµα της Οικονοµικής Κατανοµής Φορτίου έχει διατυπωθεί και επιλυθεί ως ένα πρόβληµα τετραγωνικού προγραµµατισµού (quadratic programming), µε έναν εξισωτικό περιορισµό (ισοζύγιο ισχύος) και πλήθος ανισωτικών περιορισµών (τεχνικά όρια λειτουργίας µονάδων). Στόχος του προβλήµατος είναι η ελαχιστοποίηση του συνολικού κόστους λειτουργίας F T υπό τον περιορισµό η συνολική παραγωγή των θερµικών µονάδων να ισούται µε τη ζήτηση φορτίου από τις θερµικές µονάδες P R. Το φορτίο P R που πρέπει να καλύψουν οι θερµικές µονάδες σε ένα διασυνδεδεµένο, υδροθερµικό σύστηµα είναι σύµφωνα µε τους προηγούµενους περιορισµούς P R = P D - P H + P INT. Στην παραπάνω διατύπωση του προβλήµατος έχουν αγνοηθεί οι απώλειες του συστήµατος µεταφοράς. Η µαθηµατική διατύπωση του προβλήµατος έχει ως εξής: Min F ( P,..., P T ) = F ( P ) + F ( P ) F ( P ) = F ( P ) (1) 1 N N N i i i= 1 N N 1 N R i = i= 1 M.Π. Φ( P,..., P ) = P P 0 (2) P i min P P i = 1,2,..., N (3) i i max Τα F 1,..,F N είναι οι συναρτήσεις που εκφράζουν το ωριαίο κόστος λειτουργίας των µονάδων. Το πρόβληµα της βέλτιστης κατανοµής φορτίου σχηµατικά απεικονίζεται στο παρακάτω σχήµα: Το συγκεκριµένο πρόβληµα διατυπώθηκε και επιλύθηκε µε την έκδοση GAMS Ο χρόνος εκτέλεσης του προγράµµατος είναι ανεξάρτητος του πλήθους των θερµικών µονάδων που συµµετέχουν στην επίλυση του προβλήµατος ΟΚΦ και είναι αµελητέος (<1sec). ιπλωµατική εργασία 5

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Οδηγίες Χρήσης Προγράµµατος Οικονοµικής Κατανοµής Φορτίου 2.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Για τις ανάγκες επίλυσης του προβλήµατος Οικονοµικής Κατανοµής Φορτίου δηµιουργήθηκε το αρχείο Economic_Dispatch_Final.xls. Το παραπάνω αρχείο βρίσκεται στο path C:\Economic_Dispatch. Στον ίδιο φάκελο περιέχεται, επίσης, το αρχείο Economic_Dispatch_Final.gms καθώς και ένα αρχείο project.jpr. Αν δεν υπάρχει το αρχείο project.jpr πρέπει να το δηµιουργήσετε µε τον εξής τρόπο: Ανοίξτε το αρχείο Economic_Dispatch_Final.gms, επιλέξτε File από τη γραµµή εργαλείων. Έπειτα επιλέξτε Project και στη συνέχεια New Project. Ονοµάστε το αρχείο «project» και αποθηκεύστε το στο φάκελο C:\Economic_Dispatch. Ανοίγοντας το αρχείο Economic_Dispatch_Final.xls εµφανίζεται ένα παράθυρο διαλόγου («Προειδοποίηση ασφαλείας) όπου επιλέγετε «Ενεργοποίηση Μακροεντολών». Στη συνέχεια, ανοίγει η ακόλουθη οθόνη υποδοχής: ιπλωµατική εργασία 6

7 Το βιβλίο εργασίας περιλαµβάνει τρία φύλλα εργασίας. Το φύλλο Data στο οποίο γίνεται η εισαγωγή όλων των δεδοµένων, το φύλλο εργασίας Results στο οποίο θα επιστραφούν τα αποτελέσµατα της λύσης του προβλήµατος Οικονοµικής Κατανοµής Φορτίου και τέλος, το φύλλο εργασίας Parameters στο οποίο θα πρέπει να συµπληρώσετε το path του προγράµµατος GAMS που είναι εγκατεστηµένο στον υπολογιστή σας. ιπλωµατική εργασία 7

8 Επανέλθετε στο φύλλο εργασίας Data. Το φύλλο εργασίας Data περιλαµβάνει έναν πίνακα που αποτελείται από 8 στήλες, οι οποίες περιλαµβάνουν τα δεδοµένα κάθε µονάδας, µε µέγιστο αριθµό εισαγωγής µονάδων 500. Αν ο πίνακας είναι συµπληρωµένος πατήστε το «Clear Contents» που βρίσκεται στην γραµµή εργαλείων Macros_Economic_Dispatch. Θα εµφανιστεί το παρακάτω µήνυµα προειδοποίησης: ιπλωµατική εργασία 8

9 Αν όντως επιθυµείτε τον καθαρισµό όλων των πεδίων των µονάδων πατήστε «Yes». Σε περίπτωση που επιθυµείται να επαναφέρεται τα δεδοµένα που διαγράψατε πατήστε «Undo» από τη γραµµή εργαλείων. ΠΡΟΣΟΧΗ!!! Το «Undo» επαναφέρει πάντα τα δεδοµένα της τελευταίας εκκαθάρισης πεδίων (Clear Contents). 2.2 ΤΡΟΠΟΙ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΜΟΝΑ ΩΝ «Insert Unit» Για να εισάγετε µια µονάδα πατήστε «Insert Unit» από τη γραµµή εργαλείων. Θα εµφανιστεί µία Φόρµα Εισαγωγής δεδοµένων (Userform) µε το όνοµα Insert Unit, όπως φαίνεται παρακάτω: ιπλωµατική εργασία 9

10 Το Userform Insert Unit περιλαµβάνει τα εξής πεδία που πρέπει να συµπληρωθούν: Unit Name: Όνοµα Μονάδας P max : Μέγιστη Ισχύς Εξόδου Μονάδας σε (MW) P min : Ελάχιστη Ισχύς Εξόδου Μονάδας σε (MW) Quadratic Cost Function Coefficients a, b, c : Συντελεστές Τετραγωνικής Συνάρτησης Θεωρώντας ότι το ωριαίο κόστος είναι τετραγωνική συνάρτηση της ισχύος εξόδου των µονάδων: F ( /h) = a + b P + c P 2 όπου: a σε ( /h) b σε ( /MWh) c σε ( /MWh 2 ) Stat: Κατάσταση Λειτουργίας Μονάδας ( 1 : ΟΝ, 0 : OFF ) Σηµειώσεις 1) Το Όνοµα Μονάδας πρέπει να εισαχθεί µε λατινικούς χαρακτήρες και δεν πρέπει να περιέχει κενό. 2) Ισχύει πάντα P max > P min. ιπλωµατική εργασία 10

11 3) Για την εισαγωγή δεκαδικών αριθµών ως υποδιαστολή χρησιµοποιείτε τελεία (.). 4) Με tab µπορείτε να µεταβαίνετε στο επόµενο πεδίο. Αφού έχετε εισάγει όλα τα δεδοµένα στα αντίστοιχα πεδία πατήστε OK. Στο φύλλο εργασίας Data έχουν εισαχθεί τα συγκεκριµένα δεδοµένα που εισάγατε. Η στήλη ID συµπληρώνεται αυτόµατα κάθε φορά που εισάγεται µια µονάδα. Παρατηρήστε ότι στα αριστερά της στήλης ID εισάγεται αυτόµατα ένα Command Button (i). Πατώντας πάνω σε αυτό ανοίγει το Userform µε όλα τα δεδοµένα της µονάδας συµπληρωµένα. Μέσω αυτού του Userform µπορείτε να τροποποιήσετε τα δεδοµένα της κάθε µονάδας. ιπλωµατική εργασία 11

12 Παρατήρηση Το «Insert Unit» εισάγει την νέα µονάδα πάντα κάτω από την τελευταία µονάδα του πίνακα. ιπλωµατική εργασία 12

13 2.2.2 «Special Insert Unit» Αν επιθυµείτε να εισάγετε µια µονάδα σε µια συγκεκριµένη θέση, κάτω από µια ήδη υπάρχουσα µονάδα του πίνακα, πατήστε «Special Insert Unit» από τη γραµµή εργαλείων. Στο παράθυρο που εµφανίζεται, όπως φαίνεται παρακάτω, πληκτρολογείτε τον αριθµό της µονάδας κάτω από την οποία θέλετε να εισαχθεί η νέα µονάδα και πατήστε OK. Στη συνέχεια, εµφανίζεται το Userform Special Insert Unit. Συµπληρώστε όλα τα πεδία, όπως περιγράφηκε παραπάνω στο Userform Insert Unit, και πατήστε ΟΚ. ιπλωµατική εργασία 13

14 Η νέα µονάδα έχει εισαχθεί «Refresh» Συµπληρώνοντας το όνοµα µιας µονάδας στη στήλη Unit Name του φύλλου Data και πατώντας στη συνέχεια «Refresh», από τη γραµµή εργαλείων, εισάγεται ο αύξων αριθµός της µονάδας καθώς και το αντίστοιχο Command Button ( i ). Προσοχή!!! Πριν πατήσετε το «Refresh» δεν πρέπει να έχετε εισάγει τον αύξοντα αριθµό της µονάδας, αυτός θα εισαχθεί αυτόµατα αφού πατήσετε το «Refresh». ιπλωµατική εργασία 14

15 Με αυτόν τον τρόπο µπορείτε να συµπληρώσετε τα υπόλοιπα δεδοµένα αυτής της µονάδας οποιαδήποτε στιγµή επιθυµείτε είτε µέσω του πίνακα του Excel, είτε µέσω του Userform του αντιστοίχου Command Button ( i ). ιπλωµατική εργασία 15

16 2.3 ΤΡΟΠΟΙ ΙΑΓΡΑΦΗΣ ΜΟΝΑ ΩΝ «Delete Unit» Εάν επιθυµείτε να διαγράψετε µία ή περισσότερες µονάδα από τον πίνακα του Excel, πατήστε «Delete Unit», από τη γραµµή εργαλείων. Θα εµφανιστεί το παρακάτω παράθυρο διαλόγου Delete Unit, όπου είναι προεπιλεγµένη η επιλογή «Delete a unit» : Συµπληρώστε στο πρώτο πεδίο τον αριθµό της µονάδας (ID) που επιθυµείτε να διαγράψετε. Πατώντας ΟΚ εµφανίζεται το ακόλουθο µήνυµα προειδοποίησης: ιπλωµατική εργασία 16

17 Αν είστε σίγουροι για τη διαγραφή πατήστε «Yes». Σε αντίθετη περίπτωση πατήστε «No». Εάν επιθυµείτε να διαγράψετε πάνω από µια µονάδες σε διαφορετικές θέσεις του πίνακα ενεργοποιείστε την επιλογή «Delete Units» και συµπληρώστε στο αντίστοιχο πεδίο τους αύξοντες αριθµούς (ID) των µονάδων προς διαγραφή, διαχωρίζοντας τους µε κόµµα (,). Εµφανίζεται και πάλι το αντίστοιχο µήνυµα προειδοποίησης. Τέλος, αν επιθυµείτε να διαγράψετε µονάδες του πίνακα σε διαδοχή, ενεργοποιείστε την επιλογή «Delete an area» και συµπληρώστε το αντίστοιχο πεδίο ορίζοντας την περιοχή από τον αύξοντα αριθµό της πρώτης µονάδας έως της τελευταίας µε παύλα, όπως φαίνεται παρακάτω. Εµφανίζεται και σε αυτή τη περίπτωση το αντίστοιχο µήνυµα προειδοποίησης. ιπλωµατική εργασία 17

18 2.4 ΖΗΤΗΣΗ ΦΟΡΤΙΟΥ Καθώς έχετε ολοκληρώσει την εισαγωγή και επεξεργασία των µονάδων που επιθυµείτε να συµµετέχουν στην Οικονοµική Κατανοµή Φορτίου, συµπληρώστε τη ζήτηση φορτίου στο κελί C3 του φύλλου εργασίας Data, σε MW. Προσοχή!!! Η ζήτηση φορτίου πρέπει να είναι µικρότερη του αθροίσµατος των P max των µονάδων των οποίων η κατάσταση λειτουργίας (Stat) είναι 1, καθώς και µικρότερη του αθροίσµατος των P min των µονάδων των οποίων η κατάσταση λειτουργίας είναι 1. ιπλωµατική εργασία 18

19 2.5 ΕΝΑΡΞΗ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗΣ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ ΦΟΡΤΙΟΥ Έχοντας συµπληρώσει όλα τα απαραίτητα δεδοµένα είστε πλέον σε θέση να ξεκινήσετε την Οικονοµική Κατανοµή Φορτίου. Για το σκοπό αυτό πατήστε είτε από τη γραµµή εργαλείων Run, είτε το Command Button «Run» που υπάρχει στο φύλλο εργασίας Data. Αµέσως ανοίγει το παράθυρο διαλόγου «File Selection» από το οποίο επιλέγετε το αρχείο µε path C:\Economic_Dispatch\Economic_Dispatch_Final.gms και πατάτε «Run Model». Στη συνέχεια, θα εµφανιστεί το παρακάτω µήνυµα προειδοποίησης που σας ενηµερώνει πως το αρχείο.gms έχει εκτελεστεί σωστά από το πρόγραµµα GAMS. ιπλωµατική εργασία 19

20 Πατώντας ΟΚ µεταφέρεστε αυτόµατα στο φύλλο εργασίας Results, όπου εµφανίζεται το ακόλουθο µήνυµα προειδοποίησης που σας ενηµερώνει για τη σωστή µεταφορά των αποτελεσµάτων του προγράµµατος GAMS στο παρόν φύλλο εργασίας. 2.6 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Στο φύλλο εργασίας Results δίνονται τα αποτελέσµατα της Οικονοµικής Κατανοµής Φορτίου. ιπλωµατική εργασία 20

21 Αναλυτικότερα, παρατίθενται: Load Demand: Ζήτηση Φορτίου σε (MW) Objective Cost: Αντικειµενικό Κόστος σε ( /h) Total Cost: Συνολικό Κόστος Λειτουργίας σε ( /h) System Marginal Price (SMP): ιαφορικό Κόστος Λειτουργίας σε ( /MWh) ID: Αύξων Αριθµός Μονάδας Unit: Όνοµα Μονάδας P max : Μέγιστη Ισχύς Εξόδου Μονάδας σε (MW) P min : Ελάχιστη Ισχύς Εξόδου Μονάδας σε (MW) Power Output: Ενεργός Ισχύς Εξόδου Μονάδας σε (MW) Hourly Unit Cost: Ωριαίο Κόστος Λειτουργίας Μονάδας σε (MW) Stat: Κατάσταση Λειτουργίας Μονάδας ( 1 : ΟΝ, 0 : OFF ) Επίσης, παρατηρήστε το πλαίσιο «Solve Summary» που δίνει µια περίληψη των αποτελεσµάτων της Οικονοµικής Κατανοµής Φορτίου, όπως εξάγεται από το πρόγραµµα GAMS. 2.7 ΣΥΝ ΕΣΗ EXCEL / GAMS Κατά την έναρξη του προγράµµατος, το Excel δηµιουργεί τέσσερα αρχεία.csv τα οποία περιλαµβάνουν τα δεδοµένα των µονάδων που θα συµµετάσχουν στην επίλυση του προβλήµατος της Οικονοµικής Κατανοµής Φορτίου. Τα δεδοµένα των αρχείων αυτών θα χρησιµοποιηθούν ως δεδοµένα εισόδου από το GAMS. Μετά τη λύση του προβλήµατος από το GAMS και της εύρεσης της βέλτιστης λύσης, θα δηµιουργηθεί ένα αρχείο.txt µε τα αποτελέσµατα. Τα αποτελέσµατα του αρχείου αυτού θα µεταφερθούν στο Excel στο φύλλο εργασίας Results, όπως είδαµε παραπάνω. ιπλωµατική εργασία 21

22 2.7.1 Αρχεία.csv Το πρώτο αρχείο ονοµάζεται Demand και περιλαµβάνει µόνο µια τιµή, αυτή της ζήτησης φορτίου, όπως φαίνεται παρακάτω: Το επόµενο αρχείο ονοµάζεται Units και περιλαµβάνει τα ονόµατα όλων των µονάδων, όπως φαίνεται παρακάτω: Στη συνέχεια, το αρχείο Unitcharacter το οποίο περιλαµβάνει τα ονόµατα των τεχνικών χαρακτηριστικών των µονάδων: Τέλος το αρχείο UnitData το οποίο περιλαµβάνει τις µονάδες µε τα τεχνικά χαρακτηριστικά σε µορφή πίνακα. Η πρώτη λέξη, πάνω αριστερά, είναι dummy, λέξη κλειδί του προγράµµατος GAMS, ώστε να δεχθεί τα δεδοµένα ως πίνακα. ιπλωµατική εργασία 22

23 2.7.2 Αρχείο.txt Το αρχείο εξόδου του προγράµµατος GAMS ονοµάζεται ResultsED. Περιλαµβάνει το Αντικειµενικό Κόστος, το ιαφορικό Κόστος Λειτουργίας καθώς και σε µορφή πίνακα τα αποτελέσµατα για κάθε µονάδα: 2.8 ΜΗΝΥΜΑΤΑ ΠΡΟΕΙ ΟΠΟΙΗΣΗΣ ΣΕ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ Στην εισαγωγή δεδοµένων µέσω των Userforms «Insert Unit» και «Special Insert Unit» εµφανίζονται σε περίπτωση µη ορθής συµπλήρωσης των πεδίων τους τα εξής µηνύµατα προειδοποίησης: ιπλωµατική εργασία 23

24 Στην περίπτωση παράλειψης εισαγωγής του αύξοντα αριθµού της µονάδας στο πεδίο του Userform του «Delete Unit» εµφανίζεται το παρακάτω µήνυµα: ιπλωµατική εργασία 24

25 Κατά την έναρξη της Οικονοµικής Κατανοµής Φορτίου µέσω του «Run» γίνεται, αρχικά, ο έλεγχος ως αναφορά τη ζήτηση φορτίου και σε περίπτωση λάθους εµφανίζονται τα ακόλουθα µηνύµατα: Ακολουθεί ο έλεγχος των δεδοµένων εισόδου του GAMS και σε περίπτωση λαθών εµφανίζονται τα εξής µηνύµατα προειδοποίησης: ιπλωµατική εργασία 25

26 Στο παράθυρο διαλόγου «File Selection» εάν δεν έχετε επιλέξει κάποιο αρχείο από τη λίστα, εµφανίζεται το ακόλουθο µήνυµα: Σε περίπτωση που δεν έχει προσδιοριστεί σωστά το path της GAMS στο φύλλο εργασίας Parameters εµφανίζονται τα ακόλουθο µήνυµα: Τέλος, σε περίπτωση όπου κατά την εκτέλεση του GAMS παρουσιαστεί κάποιο λάθος θα λάβετε το ακόλουθο µήνυµα: ιπλωµατική εργασία 26

27 2.9 ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Το αρχείο Economic_Dispatch_Final.xls πρέπει να βρίσκεται στο path C:\Economic_Dispatch. Στον ίδιο φάκελο πρέπει να περιέχεται, επίσης, το αρχείο Economic_Dispatch_Final.gms καθώς και ένα αρχείο project.jpr. Για τη σωστή εκτέλεση του προγράµµατος GAMS, τα ονόµατα των µονάδων πρέπει να είναι γραµµένα µε λατινικούς χαρακτήρες και να µην περιέχουν κενά. Ο µέγιστος αριθµός µονάδων που µπορούν να εισαχθούν είναι πεντακόσιες (500). Κατά τη χρήση του «Refresh» για την εισαγωγή µονάδων, απαιτείται ιδιαίτερη προσοχή καθώς δεν επιτρέπεται κενή σειρά µεταξύ των µονάδων και να µην έχει συµπληρωθεί ο αύξων αριθµός της µονάδας (ID). Για να πατηθεί οποιοδήποτε Command Button στο φύλλο εργασίας Data ή στη γραµµή εργαλείων, δεν πρέπει να είναι ανοιχτό προς επεξεργασία κανένα κελί. ιπλωµατική εργασία 27

28 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: Παραδείγµατα Οικονοµικής Κατανοµής Φορτίου 3.1 ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ 1: Σύστηµα δώδεκα θερµικών µονάδων (διαφορετικός αριθµός µονάδων σε λειτουργία) Για κάλυψη φορτίου 2500 MW όταν εντάσσονται και οι δώδεκα µονάδες του συστήµατος Φύλλο Data ( εδοµένα εισόδου) ιπλωµατική εργασία 28

29 Φύλλο Results (Αποτελέσµατα) Για κάλυψη φορτίου 2500 MW συστήµατος όταν εντάσσονται και οι εννέα µονάδες του Φύλλο Data ( εδοµένα εισόδου) ιπλωµατική εργασία 29

30 Φύλλο Results (Αποτελέσµατα) Συµπεράσµατα Στην πρώτη περίπτωση όπου εντάσσονται όλες οι µονάδες του συστήµατος το κόστος λειτουργίας (Total Cost) είναι µεγαλύτερο σε σχέση µε τη δεύτερη περίπτωση όπου εντάσσονται µόνο οι εννέα µονάδες αφού αναγκάζουµε όλες τις µονάδες να λειτουργήσουν ακόµα και τις πιο ακριβές (Aliveri_IV, Komotini, Lavrio_II) έστω και στο κατώτερο όριο λειτουργίας τους δηλαδή στο P min. Αντίθετα το διαφορικό κόστος λειτουργίας του Συστήµατος (ή Οριακή Τιµή Συστήµατος) (System Marginal Price) στη δεύτερη περίπτωση εµφανίζεται αυξηµένο αφού όλες οι φθηνές µονάδες λειτουργούν στο ανώτερο όριο λειτουργίας τους δηλαδή στο P max και δεν υπάρχει η δυνατότητα να δώσουν περισσότερη φθηνή ισχύ στο δίκτυο. Συνεπώς η παραγωγή µιας πρόσθετης µεγαβατώρας θα προέλθει από µια ακριβή µονάδα το κόστος της οποίας εκφράζεται µέσω του διαφορικού κόστους λειτουργίας. ιπλωµατική εργασία 30

31 3.2 ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ 2: Σύστηµα δώδεκα θερµικών µονάδων (λειτουργία στο κατώτερο επιτρεπόµενο όριο) Για κάλυψη φορτίου 1780 MW όταν εντάσσονται και οι δώδεκα µονάδες του συστήµατος Φύλλο Data ( εδοµένα εισόδου) ιπλωµατική εργασία 31

32 Φύλλο Results (Αποτελέσµατα) Για κάλυψη φορτίου 1781 MW όταν εντάσσονται και οι δώδεκα µονάδες του συστήµατος Φύλλο Data ( εδοµένα εισόδου) ιπλωµατική εργασία 32

33 Φύλλο Results (Αποτελέσµατα) Συµπεράσµατα Το φορτίο των 1780 MW ισούται µε το άθροισµα των ελαχίστων ισχύων όλων των µονάδων. Συνεπώς για την κάλυψη της απαιτούµενης ζήτησης φορτίου όλες οι µονάδες αναγκάζονται να λειτουργούν στο κατώτερο όριο λειτουργίας τους. Το διαφορικό κόστος λειτουργίας του Συστήµατος (System Marginal Price) σε αυτή την περίπτωση είναι µηδενικό. Όταν η ζήτηση φορτίου αυξηθεί κατά 1 MW αυτό παράγεται από την φθηνότερη µονάδα (Agios_Dimitrios_I) ενώ η αύξηση του ωριαίου κόστους λειτουργίας της (Hourly Unit Cost) εκφράζεται µέσω του διαφορικού κόστους λειτουργίας (System Marginal Price). Η διαφορά του συνολικού κόστους λειτουργίας (Total Cost) των δύο περιπτώσεων ισούται µε το διαφορικό κόστος λειτουργίας του Συστήµατος (System Marginal Price). ιπλωµατική εργασία 33

34 3.3 ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ 3: Σύστηµα δώδεκα θερµικών µονάδων (λειτουργία στο ανώτερο επιτρεπόµενο όριο) Για κάλυψη φορτίου 3533 MW όταν εντάσσονται και οι δώδεκα µονάδες του συστήµατος Φύλλο Data ( εδοµένα εισόδου) ιπλωµατική εργασία 34

35 Φύλλο Results (Αποτελέσµατα) Για κάλυψη φορτίου 3532 MW όταν εντάσσονται και οι δώδεκα µονάδες του συστήµατος Φύλλο Data ( εδοµένα εισόδου) ιπλωµατική εργασία 35

36 Φύλλο Results (Αποτελέσµατα) Συµπεράσµατα Το φορτίο των 3533 MW ισούται µε το άθροισµα της µέγιστης ισχύος όλων των µονάδων. Συνεπώς για την κάλυψη της απαιτούµενης ζήτησης φορτίου όλες οι µονάδες λειτουργούν στο ανώτερο όριο λειτουργίας τους. Όταν η ζήτηση φορτίου µειωθεί κατά 1 MW η ισχύς εξόδου της ακριβότερης µονάδας (Aliveri_IV) µειώνεται κατά 1 MW ενώ η διαφορά του συνολικού κόστους λειτουργίας (Total Cost ) των δύο περιπτώσεων ισούται µε το διαφορικό κόστος λειτουργίας του Συστήµατος (System Marginal Price). ιπλωµατική εργασία 36

37 ΜΕΡΟΣ 2ο: ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Υ ΡΟΘΕΡΜΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ιπλωµατική εργασία 37

38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Θεωρητική Ανάλυση Μετά από µια µακρά περίοδο αναζητήσεων, προετοιµασίας, µελετών και οργανωτικών βηµάτων τόσο σε Ευρωπαϊκό όσο και σε εθνικό επίπεδο, δηµιουργείται βαθµιαία ελεύθερη αγορά και στον τοµέα της ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό επιτρέπει σε πελάτες να επιλέγουν τον προµηθευτή τους και σε νέους παραγωγούς να εισχωρήσουν στην αγορά ενέργειας. Στην Ελλάδα, η εταιρεία που διαχειρίζεται το Ελληνικό Σύστηµα Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας είναι η Ανώνυµη Εταιρεία ΙΑΧΕΙΡΙΣΤΗΣ ΕΛΛΗΝΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (ή ιαχειριστής του Συστήµατος ή ΕΣΜΗΕ). Ο ΕΣΜΗΕ είναι µια εταιρεία που έχει ένα διπλό ρόλο: Ο ένας ρόλος είναι αυτός που ασκούσε η ΕΗ σε σχέση µε το Σύστηµα Μεταφοράς: φροντίζει να υπάρχει ανά πάσα στιγµή ισορροπία παραγωγής και κατανάλωσης και η ηλεκτρική ενέργεια να παρέχεται κατά τρόπο αξιόπιστο, ασφαλή και ποιοτικά αποδεκτό. Ο δεύτερος ρόλος του ΕΣΜΗΕ είναι να εκκαθαρίζει την αγορά, να λειτουργεί σαν ένα είδος χρηµατιστηρίου που υπολογίζει κάθε ηµέρα ποιός οφείλει σε ποιόν. Ο ΕΣΜΗΕ δεν εµπορεύεται ηλεκτρική ενέργεια και οι βασικές συναλλακτικές σχέσεις είναι διµερείς µεταξύ παραγωγών/προµηθευτών και των πελατών τους. Ένα από τα σηµαντικότερα προβλήµατα που αντιµετωπίζει ο ιδιώτης παραγωγός στην ηµερήσια αγορά ηλεκτρικής ενέργειας είναι ο βέλτιστος προσδιορισµός του ωριαίου προγράµµατος λειτουργίας/κράτησης των µονάδων του και το αντίστοιχο επίπεδο λειτουργίας τους (ισχύς εξόδου), όπως επίσης και η δυνατότητα συνεισφοράς κάθε µονάδας στους διαφόρους τύπους εφεδρειών (πρωτεύουσα, δευτερεύουσα, τριτεύουσα). Στόχος του παραγωγού είναι η µεγιστοποίηση των ηµερήσιων κερδών του, βασιζόµενος σε προβλέψεις των τιµών ενέργειας και εφεδρειών, όπως επίσης και στις προβλεπόµενες συνολικές απαιτήσεις του Συστήµατος σε ενέργεια και εφεδρείες για κάθε ώρα (περίοδο κατανοµής) της επόµενης ηµέρας κατανοµής. Τα αποτελέσµατα της εφαρµογής του Προγραµµατισµού Λειτουργίας Υδροθερµικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας περιλαµβάνουν: 1. το χρονικό προγραµµατισµό ένταξης/κράτησης των µονάδων παραγωγής του παραγωγού για κάθε ώρα (περίοδο κατανοµής) της επόµενης ηµέρας κατανοµής, 2. την καθαρή ισχύ εξόδου κάθε µονάδας για κάθε ώρα της επόµενης ηµέρας κατανοµής, ιπλωµατική εργασία 38

39 3. τη δυνατότητα συνεισφοράς κάθε µονάδας παραγωγής στα διάφορα είδη εφεδρειών (πρωτεύουσα, δευτερεύουσα, τριτεύουσα) που είναι απαραίτητα για τη διατήρηση της σταθερότητας του συστήµατος, 4. το συνολικό ηµερήσιο κέρδος του παραγωγού. Με τη συγκεκριµένη εφαρµογή δίνεται η δυνατότητα στο χρήστη εύκολης και γρήγορης εισαγωγής και επεξεργασίας δεδοµένων µονάδων και συστήµατος, όπως και ανάγνωσης αποτελεσµάτων. Το πρόβληµα Προγραµµατισµού Λειτουργίας ΣΠΗΕ διατυπώθηκε και επιλύθηκε µε την έκδοση GAMS Ο χρόνος µεταφοράς δεδοµένων και αποτελεσµάτων µεταξύ Excel / GAMS µειώθηκε σηµαντικά σε σχέση µε προηγούµενες µεθόδους που χρησιµοποιήθηκαν. ιπλωµατική εργασία 39

40 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Οδηγίες Χρήσης Προγράµµατος Προγραµµατισµού Λειτουργίας Υδροθερµικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας 2.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Για τις ανάγκες επίλυσης του προβλήµατος Προγραµµατισµού Λειτουργίας Υδροθερµικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας δηµιουργήθηκε το αρχείο Hydrothermal_Scheduling.xls. Το παραπάνω αρχείο βρίσκεται στο path C:\Hydrothermal_Scheduling. Στον ίδιο φάκελο περιέχεται, επίσης, το αρχείο Hydrothermal_Scheduling _Final.gms καθώς και ένα αρχείο project.jpr. Αν δεν υπάρχει το αρχείο project.jpr πρέπει να το δηµιουργήσετε µε τον εξής τρόπο: Ανοίξτε το αρχείο Hydrothermal_Scheduling _Final.gms, επιλέξτε File από τη γραµµή εργαλείων. Έπειτα επιλέξτε Project και στη συνέχεια New Project. Βάλτε ως όνοµα αρχείου project και αποθηκεύστε το στο φάκελο C:\ Hydrothermal_Scheduling. Επίσης, για την σωστή εκτέλεση του προγράµµατος πρέπει στο φάκελο του προγράµµατος GAMS να υπάρχει το αρχείο αδειοδότησης (license file) gamslice.txt. Ανοίγοντας το αρχείο Hydrothermal_Scheduling.xls εµφανίζεται ένα παράθυρο διαλόγου (Προειδοποίηση ασφαλείας), όπου επιλέγετε «Ενεργοποίηση Μακροεντολών». Στη συνέχεια, ανοίγει η ακόλουθη οθόνη υποδοχής: ιπλωµατική εργασία 40

41 2.2 ΦΥΛΛΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Το βιβλίο εργασίας περιλαµβάνει: 1. Έξι Φύλλα εδοµένων Μονάδων ( UnitData, VariableCost, Soak, VariableCost, HourlyHeatConsumption, HourlyFuelConsumption, SystemData ) 2. ύο Βοηθητικά Φύλλα Εργασίας ( AdditionalParameters, Parameters ) 3. Οκτώ Φύλλα Αποτελεσµάτων ( Results_profit, Results_p, Results_r1up, Results_r1dn, Results_r2up, Results_r2dn, Results_r3S, Results_r3NS ) 4. Επτά Γραφήµατα ( Graph Power, Graph Reserve 1up, Graph Reserve 1dn, Graph Reserve 2up, Graph Reserve 2dn, Graph Reserve 3Spin, Graph Reserve 3NSpin ) ιπλωµατική εργασία 41

42 2.2.1 Φύλλα εδοµένων Μονάδων UnitData : περιλαµβάνει τα κύρια τεχνικά χαρακτηριστικά των µονάδων. VariableCost : περιλαµβάνει τα στοιχεία µεταβλητού κόστους των µονάδων. ιπλωµατική εργασία 42

43 Soak : περιλαµβάνει την ακολουθία των βηµάτων ισχύος των µονάδων κατά τον χρόνο παραµονής τους στο ενδιάµεσο φορτίο για τους διαφόρους τύπους εκκίνησης (θερµή (HOT), ενδιάµεση (WARM), ψυχρή (COLD)). HourlyHeatConsumption : περιλαµβάνει στοιχεία ωριαίας κατανάλωσης θερµότητας των µονάδων. ιπλωµατική εργασία 43

44 HourlyFuelConsumption : περιλαµβάνει στοιχεία ωριαίας κατανάλωσης καυσίµου των µονάδων. SystemData : περιλαµβάνει στοιχεία λειτουργίας του συστήµατος, την ανά ώρα πρόβλεψη φορτίου, πρωτεύουσας, δευτερεύουσας και τριτεύουσας εφεδρείας για το επόµενο εικοσιτετράωρο καθώς και τις αντίστοιχες προβλεπόµενες τιµές εκκαθάρισης των αγορών ενέργειας και εφεδρειών. ιπλωµατική εργασία 44

45 2.2.2 Βοηθητικά Φύλλα Εργασίας AdditionalParameters : περιλαµβάνει βοηθητικές παραµέτρους τιµές για τη λειτουργία του προγράµµατος GAMS. Parameters : περιλαµβάνει το path του προγράµµατος GAMS που είναι εγκατεστηµένο στον υπολογιστή σας. ιπλωµατική εργασία 45

46 2.2.3 Φύλλα Αποτελεσµάτων (όπου επιστρέφονται τα αποτελέσµατα της επιτυχούς επίλυσης του προβλήµατος Προγραµµατισµού Λειτουργίας Υδροθερµικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας) Results_profit : περιλαµβάνει το συνολικό ηµερήσιο κέρδος του παραγωγού. Results_p : περιλαµβάνει την ισχύ εξόδου των µονάδων για 24 ώρες και τα αθροίσµατα τους ανά τύπο µονάδας (βάσης, κυµαινόµενου φορτίου, αιχµής, ΥΗΣ). ιπλωµατική εργασία 46

47 Results_r1up : περιλαµβάνει την δυνατότητα συνεισφοράς κάθε µονάδας (καθώς και τη συνολική ανά τύπο µονάδων) σε πρωτεύουσα εφεδρεία προς τα πάνω για την επόµενη ηµέρα κατανοµής. Results_r1dn : περιλαµβάνει την δυνατότητα συνεισφοράς κάθε µονάδας (καθώς και τη συνολική ανά τύπο µονάδων) σε πρωτεύουσα εφεδρεία προς τα κάτω για την επόµενη ηµέρα κατανοµής. ιπλωµατική εργασία 47

48 Results_r2up : περιλαµβάνει την δυνατότητα συνεισφοράς κάθε µονάδας (καθώς και τη συνολική ανά τύπο µονάδων) σε δευτερεύουσα εφεδρεία προς τα πάνω για την επόµενη ηµέρα κατανοµής. Results_r2dn : περιλαµβάνει την δυνατότητα συνεισφοράς κάθε µονάδας (καθώς και τη συνολική ανά τύπο µονάδων) σε δευτερεύουσα εφεδρεία προς τα κάτω για την επόµενη ηµέρα κατανοµής. ιπλωµατική εργασία 48

49 Results_r3S : περιλαµβάνει την δυνατότητα συνεισφοράς κάθε µονάδας (καθώς και τη συνολική ανά τύπο µονάδων) σε τριτεύουσα στρεφόµενη εφεδρεία για την επόµενη ηµέρα κατανοµής. Results_r3NS : περιλαµβάνει την δυνατότητα συνεισφοράς κάθε µονάδας (καθώς και τη συνολική ανά τύπο µονάδων) σε τριτεύουσα µη στρεφόµενη εφεδρεία για την επόµενη ηµέρα κατανοµής. ιπλωµατική εργασία 49

50 2.2.4 Γραφήµατα Graph Power : απεικονίζει την εικοσιτετράωρη κατανοµή ισχύος ανά τύπο µονάδας και την προβλεπόµενη οριακή τιµή συστήµατος (PriceNRG). Graph Reserve 1up : απεικονίζει την συνολική δυνατότητα συνεισφοράς ανά τύπο µονάδας σε πρωτεύουσα εφεδρεία προς τα πάνω για την επόµενη ηµέρα κατανοµής. Graph Reserve 1dn : απεικονίζει την συνολική δυνατότητα συνεισφοράς ανά τύπο µονάδας σε πρωτεύουσα εφεδρεία προς τα κάτω για την επόµενη ηµέρα κατανοµής. Graph Reserve 2up : απεικονίζει την συνολική δυνατότητα συνεισφοράς ανά τύπο µονάδας σε δευτερεύουσα εφεδρεία προς τα πάνω για την επόµενη ηµέρα κατανοµής. Graph Reserve 2dn : απεικονίζει την συνολική δυνατότητα συνεισφοράς ανά τύπο µονάδας σε πρωτεύουσα εφεδρεία προς τα κάτω για την επόµενη ηµέρα κατανοµής. Graph Reserve 3Spin : απεικονίζει την συνολική δυνατότητα συνεισφοράς ανά τύπο µονάδας σε τριτεύουσα στρεφόµενη εφεδρεία για την επόµενη ηµέρα κατανοµής. Graph Reserve 3NSpin : απεικονίζει την συνολική δυνατότητα συνεισφοράς ανά τύπο µονάδας σε τριτεύουσα µη στρεφόµενη εφεδρεία για την επόµενη ηµέρα κατανοµής. ιπλωµατική εργασία 50

51 2.3 ΕΚΚΑΘΑΡΙΣΗ Ε ΟΜΕΝΩΝ Αν τα φύλλα δεδοµένων είναι συµπληρωµένα και επιθυµείτε την εκκαθάριση τους µπορείτε να πατήσετε το «Clear Contents» που βρίσκεται στην γραµµή εργαλείων Macros_Hydrothermal_Scheduling. Θα εµφανιστεί το παρακάτω µήνυµα προειδοποίησης: Αν όντως επιθυµείτε τον καθαρισµό όλων των πεδίων σε όλα τα φύλλα δεδοµένων πατήστε «Yes». Σε περίπτωση που επιθυµείτε να επαναφέρετε τα δεδοµένα που διαγράψατε πατήστε «Undo» από τη γραµµή εργαλείων. ΠΡΟΣΟΧΗ!!! Το «Undo» επαναφέρει πάντα τα δεδοµένα της τελευταίας εκκαθάρισης πεδίων (Clear Contents). 2.4 ΤΡΟΠΟΙ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ ΜΟΝΑ ΩΝ «Insert Unit» Για να εισάγετε µια µονάδα πατήστε «Insert Unit» από τη γραµµή εργαλείων. Θα εµφανιστεί µία Φόρµα εισαγωγής δεδοµένων (Userform) µε το όνοµα Insert Unit,το οποίο περιέχει επτά καρτέλες. ιπλωµατική εργασία 51

52 Η καρτέλα «General Technical Data» φαίνεται παρακάτω: Τα πεδία που περιέχονται σε αυτή την καρτέλα είναι τα ακόλουθα: Unit Name: Όνοµα µονάδας Technology: Τεχνολογία (Steam: Ατµοστρόβιλος, OCGT: Αεριοστρόβιλος Ανοιχτού Κύκλου, CCGT: Αεριοστρόβιλος Συνδυασµένου Κύκλου, Hydro: Υδροστρόβιλος) Fuel Type: Τύπος καυσίµου (Lignite: Λιγνίτης, Natural Gas: Φυσικό Αέριο, Diesel: Πετρέλαιο, Oil: Μαζούτ, Hydro: Ύδωρ) ιπλωµατική εργασία 52

53 Unit Type: Τύπος µονάδας (Base load: Βάσης, Intermediate load: Κυµαινόµενου Φορτίου, Peak load: Αιχµής) Max Power Output (Pmax): Μέγιστη ισχύς εξόδου της µονάδας, σε MW Min Power Output (Pmin): Ελάχιστη ισχύς εξόδου της µονάδας, σε MW Max Power Output under AGC (Pmax2): Μέγιστη ισχύς εξόδου της µονάδας όταν λειτουργεί κάτω από Αυτόµατο Έλεγχο Παραγωγής (ΑΕΠ), σε MW Min Power Output under AGC (Pmin2): Ελάχιστη ισχύς εξόδου της µονάδας όταν λειτουργεί κάτω από Αυτόµατο Έλεγχο Παραγωγής (ΑΕΠ), σε MW Max Secondary Reserve Range (R2R): Εύρος δευτερεύουσας εφεδρείας. Υπολογίζεται ως η διαφορά R2R = Pmax2 - Pmin2, σε MW Max Contribution in Primary Reserve (R1max): Μέγιστη ικανότητα συνεισφοράς της µονάδας σε πρωτεύουσα εφεδρεία, σε MW Max Contribution in Tertiary Spin Reserve (R3Smax): Μέγιστη ικανότητα συνεισφοράς της µονάδας σε τριτεύουσα στρεφόµενη εφεδρεία. Υπολογίζεται ως το γινόµενο R3Smax = t * RU, σε MW όπου t = 15 min (Europe) ή 10 min (US): Μέγιστο χρονικό περιθώριο συνεισφοράς τριτεύουσας στρεφόµενης εφεδρείας, σε min Max Contribution in Tertiary NonSpin Reserve (R3NSmax): Μέγιστη ικανότητα συνεισφοράς της µονάδας σε τριτεύουσα µη στρεφόµενη εφεδρεία, σε MW Min Up Time (UT): ελάχιστος χρόνος λειτουργίας της µονάδας, σε hrs Min Down Time (DT): ελάχιστος χρόνος κράτησης της µονάδας, σε hrs Ramp Up Rate (RU): µέγιστος ρυθµός ανόδου ισχύος εξόδου της µονάδας, σε MW/min Ramp Down Rate (RU): µέγιστος ρυθµός καθόδου ισχύος εξόδου της µονάδας, σε MW/min Ramp Up Rate under AGC (RU2): µέγιστος ρυθµός ανόδου ισχύος εξόδου της µονάδας όταν λειτουργεί κάτω από ΑΕΠ, σε MW/min Ramp Down Rate under AGC (RD2): µέγιστος ρυθµός καθόδου ισχύος εξόδου της µονάδας όταν λειτουργεί κάτω από ΑΕΠ, σε MW/min Τα δεδοµένα αυτής της καρτέλας µεταφέρονται στο φύλλο UnitData στις στήλες C-H, L- Q, W-AB. ιπλωµατική εργασία 53

54 Η καρτέλα «Initial Status» φαίνεται παρακάτω: Τα πεδία που πρέπει να συµπληρωθούν σε αυτή την καρτέλα είναι τα ακόλουθα: Status of unit during hour t=0: Αρχική κατάσταση της µονάδας. Επιλογή µεταξύ ON, OFF, αν η µονάδα είναι σε λειτουργία ή σε κράτηση αντίστοιχα. Start up phase (HOT, WARM, COLD): Επιλογή τύπου εκκίνησης της µονάδας (Θερµή, Ενδιάµεση, Ψυχρή), εάν η µονάδα βρίσκεται σε φάση εκκίνησης για t=0 Dispatchable phase: Φάση κατανοµής ιπλωµατική εργασία 54

55 Desynchronization phase: Φάση αποσυγχρονισµού Number of hours unit has been ON-line/OFF-line of hour t=0 (Tini): Αριθµός ωρών που η µονάδα βρίσκεται εντός/εκτός λειτουργίας, σε hrs Προσοχή: Όταν η µονάδα είναι ΟΝ-line οι ώρες δίνονται ως θετικός αριθµός ενώ όταν είναι OFF-line ως αρνητικός αριθµός Power output of unit during hour t=0 (Pini): Ισχύς εξόδου της µονάδας την ώρα t=0, σε MW Τα δεδοµένα αυτής της καρτέλας µεταφέρονται στο φύλλο UnitData, στις στήλες AL-AO. Ακολουθεί η καρτέλα «Synchronization/Soak/Desynchronization»: ιπλωµατική εργασία 55

56 Τα πεδία που περιέχονται σε αυτή την καρτέλα είναι τα ακόλουθα: Synchronization Time: HOT start-up (Tsyn_h), WARM start-up (Tsyn_w), COLD start-up (Tsyn_c): απαιτούµενος χρόνος για να συγχρονίσει η µονάδα για τους διάφορους τύπους εκκίνησης (Θερµή, Ενδιάµεση, Ψυχρή), σε hrs Soak Time: HOT start-up (Tsoak_h), WARM start-up (Tsoak_w), COLD start-up (Tsoak_c): απαιτούµενος χρόνος παραµονής της µονάδας στο ενδιάµεσο φορτίο για τους διάφορους τύπους εκκίνησης (Θερµή, Ενδιάµεση, Ψυχρή), σε hrs Time off-load before going into longer standby conditions: HOT to WARM (Tw), HOT to COLD (Tc): απαιτούµενος χρόνος εκτός φορτίου της µονάδας πριν τεθεί σε συνθήκες µακράς αναµονής (από Θερµή σε Ενδιάµεση, από Θερµή σε Ψυχρή), σε hrs Synchronization Load (Psyn): Φορτίο συγχρονισµού της µονάδας, σε MW Time from technical minimum to desynchronization (Tdes): απαιτούµενος χρόνος κράτησης της µονάδας από την τεχνικά ελάχιστη παραγωγή µέχρι τον αποσυγχρονισµό, σε hrs Soak Power Output: Fixed (Psoak): σταθερή ισχύς εξόδου της µονάδας που αντιστοιχεί στο χρονικό διάστηµα της φάσης παραµονής σε ενδιάµεσο φορτίο, σε MW Linear Increase: Γραµµική αύξηση της ισχύος εξόδου της µονάδας από το φορτίο µε το συγχρονισµό µέχρι το τεχνικό ελάχιστο, κατά το χρονικό διάστηµα της φάσης παραµονής σε ενδιάµεσο φορτίο, σε MW Steps HOT (Soak_h), WARM (Soak_w), COLD (Soak_c): Προκαθορισµένη ακολουθία βηµάτων ισχύος κατά το χρονικό διάστηµα της φάσης παραµονής σε ενδιάµεσο φορτίο κάτω από Θερµή, Ενδιάµεση ή Ψυχρή εκκίνηση αντίστοιχα, σε MW Τα δεδοµένα αυτής της καρτέλας µεταφέρονται στα φύλλα UnitData, στις στήλες I-K, AC- AK και Soak, στις στήλες D-AM. ιπλωµατική εργασία 56

57 Στη συνέχεια, η καρτέλα «Hourly Heat Consumption»: Τα πεδία που περιέχονται σε αυτή την καρτέλα είναι τα ακόλουθα: Quadratic Cost Function Coefficients a, b, c: Συντελεστές Τετραγωνικής Συνάρτησης Θεωρώντας ότι η ωριαία κατανάλωση θερµότητας είναι τετραγωνική συνάρτηση της ισχύος εξόδου των µονάδων: Η (P) = a + b P + c P 2 (GJ/h) όπου: a σε (GJ /h), b σε (GJ /MWh), c σε (GJ /MW 2 h) ιπλωµατική εργασία 57

58 Number of steps for the approximation of the input-output curve: Αριθµός βηµάτων για τον υπολογισµό των καµπυλών (1 10) Heat Rate Curve H(P)/P: Καµπύλη Ειδικής Κατανάλωσης Θερµότητας - έκα ζεύγη ισχύος, σε MW, και της αντίστοιχης ειδικής κατανάλωσης θερµότητας, σε GJ/MWh Hourly Heat Consumption Curve H(P): Καµπύλη Ωριαίας Κατανάλωσης Θερµότητας - έκα ζεύγη ισχύος, σε MW, και της αντίστοιχης ωριαίας κατανάλωσης θερµότητας, σε GJ/h Incremental Heat Curve dh/dp: Καµπύλη ιαφορικής Κατανάλωσης Θερµότητας - έκα ζεύγη ισχύος, σε MW, και της αντίστοιχης διαφορικής κατανάλωσης θερµότητας, σε GJ/MWh (NLC): σταθερή ωριαία κατανάλωση θερµότητας της µονάδας υπό µηδενική ισχύ εξόδου, σε GJ/hrs Τα δεδοµένα αυτής της καρτέλας µεταφέρονται στο φύλλο HourlyHeatConsumption, στις στήλες D-BP. ιπλωµατική εργασία 58

59 Η καρτέλα «Hourly Fuel Consumption» όπως φαίνεται παρακάτω: Τα πεδία που περιέχονται σε αυτή την καρτέλα είναι τα εξής: Quadratic Cost Function Coefficients a, b, c: Συντελεστές Τετραγωνικής Συνάρτησης Θεωρώντας ότι το ωριαίο κόστος κατανάλωσης καυσίµου είναι τετραγωνική συνάρτηση της ισχύος εξόδου των µονάδων: F (P) = a + b P + c P 2 ( /h) όπου: a σε ( /h), b σε ( /MWh), c σε ( /MW 2 h) ιπλωµατική εργασία 59

60 Fuel Cost: Κόστος καυσίµου, σε /Τ ή /Nm 3 Heat Content: Θερµογόνος δύναµη καυσίµου, σε GJ/T ή GJ/ Nm 3 Fuel Rate Curve F(P)/P: Καµπύλη Ειδικής Κατανάλωσης Καυσίµου - έκα ζεύγη ισχύος, σε MW, και του αντίστοιχου ειδικού κόστους κατανάλωσης καυσίµου, σε /MWh Hourly Fuel Consumption Curve H(P): Καµπύλη Ωριαίας Κατανάλωσης Καυσίµου - έκα ζεύγη ισχύος, σε MW, και του αντιστοίχου ωριαίου κόστους κατανάλωσης καυσίµου, σε /h Incremental Fuel Curve dh/dp: Καµπύλη ιαφορικής Κατανάλωσης Καυσίµου - έκα ζεύγη ισχύος, σε MW, και του αντιστοίχου διαφορικού κόστους κατανάλωσης καυσίµου, σε /MWh (NLC): Σταθερό ωριαίο κόστος λειτουργίας της µονάδας υπό µηδενική ισχύ εξόδου, σε /hrs Τα δεδοµένα αυτής της καρτέλας µεταφέρονται στο φύλλο HourlyFuelConsumption, στις στήλες D-BR. Προσοχή!!! Υπάρχουν τρείς τρόποι υπολογισµού των πεδίων των δύο τελευταίων καρτελών: 1. Μέσω του Command button «1» που υπάρχει στη καρτέλα «Hourly Fuel Consumption». Επιλέγοντας το πρώτο Option button ξεκλειδώνουν τα πεδία a, b, c και από το πλαίσιο Heat Rate Curve H(P)/P τα MW 1-10 στην καρτέλα «Hourly Heat Consumption» και ιπλωµατική εργασία 60

61 στην καρτέλα «Hourly Fuel Consumption» τα πεδία Fuel Cost και Heat Content. Συµπληρώνοντας τα παραπάνω κενά πεδία και πατώντας το Command button «1» υπολογίζονται αυτόµατα τα υπόλοιπα πεδία των δύο καρτελών µέσω της συνάρτησης H(P)/P. 2. Μέσω του Command button «2» που υπάρχει στη καρτέλα «Hourly Fuel Consumption». Επιλέγοντας το δεύτερο Option button ξεκλειδώνουν όλα τα πεδία του πλαισίου Incremental Heat Curve dh/dp στην καρτέλα «Hourly Heat Consumption» και στην καρτέλα «Hourly Fuel Consumption» τα πεδία Fuel Cost και Heat Content. Συµπληρώνοντας τα παραπάνω κενά πεδία και πατώντας το Command button «2» υπολογίζονται αυτόµατα τα υπόλοιπα πεδία των δύο καρτελών µέσω της µεθόδου ελαχίστων τετραγώνων µε προσέγγιση της πολυωνυµικής συνάρτησης πρώτου βαθµού: dh dp = b+ 2 c P 3. Μέσω του Command button «3» που υπάρχει στη καρτέλα «Hourly Fuel Consumption». Επιλέγοντας το τρίτο Option button ξεκλειδώνουν όλα τα πεδία του πλαισίου Heat Rate Curve H(P)/P στην καρτέλα «Hourly Heat Consumption» και στην καρτέλα «Hourly Fuel Consumption» τα πεδία Fuel Cost και Heat Content. Συµπληρώνοντας τα παραπάνω κενά πεδία και πατώντας το Command button «3» υπολογίζονται αυτόµατα τα υπόλοιπα πεδία των δύο καρτελών µέσω της µεθόδου ελαχίστων τετραγώνων µε προσέγγιση της πολυωνυµικής συνάρτησης δευτέρου βαθµού: H ( P) a+ b P+ c P = P P 2 ιπλωµατική εργασία 61

62 Ακολουθεί η καρτέλα «Cost Parameters»: Τα πεδία που περιέχει αυτή η καρτέλα είναι τα ακόλουθα: Start-up cost from hot, warm or cold standby until load with synchronization - From HOT standby (SUCh), From WARM standby (SUCw), From COLD standby (SUCc): κόστος εκκίνησης της µονάδας από θερµή, ενδιάµεση ή ψυχρή κατάσταση αναµονής έως το φορτίο µε το συγχρονισµό, σε /startup No-load cost for one hour operation (NLC): σταθερό ωριαίο κόστος λειτουργίας της µονάδας υπό µηδενική ισχύ εξόδου, σε /hrs Το πεδίο αυτό συµπληρώνεται αυτόµατα από την καρτέλα «Hourly Fuel Consumption» µετά τον αντίστοιχο υπολογισµό. ιπλωµατική εργασία 62

63 Shut-down cost (SDC): κόστος σβέσης της µονάδας, σε Additional variable cost (besides fuel cost): πρόσθετο µεταβλητό κόστος λειτουργίας της µονάδας εκτός καυσίµου, σε /MWh Total Variable Cost: Συνολικό µεταβλητό κόστος λειτουργίας της µονάδας, σε /MWh. Προκύπτει από το εξής άθροισµα: Total Variable Cost = Incremental Cost + Additional Variable Cost Τα δεδοµένα αυτής της καρτέλας µεταφέρονται στα φύλλα UnitData, στις στήλες R-V και VariableCost, στις στήλες D-X. Τέλος, η καρτέλα «Hydro Unit Parameters»: ιπλωµατική εργασία 63

64 Η καρτέλα αυτή είναι ενεργή µόνο για υδροηλεκτρικό σταθµό και τα πεδία που περιέχει είναι τα ακόλουθα: Max energy production of hydro unit during the planning period (Emax): µέγιστη δυνατή παραγωγή της υδροηλεκτρικής µονάδας σε ενέργεια κατά την περίοδο προγραµµατισµού, σε MWh Min energy production of hydro unit during the planning period (Emin): ελάχιστη δυνατή παραγωγή της υδροηλεκτρικής µονάδας σε ενέργεια κατά την περίοδο προγραµµατισµού (για λόγους άρδευσης, ύδρευσης, υπερχείλισης), σε MWh Number of permissible operating zones of hydro unit (kmax): αριθµός επιτρεπόµενων ζωνών λειτουργίας της υδροηλεκτρικής µονάδας, (1, 2, 3) Lower bound of the P.O.Z.: Κατώτερο όριο επιτρεπόµενης ζώνης λειτουργίας, σε MW Upper bound of the P.O.Z.: Ανώτερο όριο επιτρεπόµενης ζώνης λειτουργίας, σε MW Τα δεδοµένα αυτής της καρτέλας µεταφέρονται στο φύλλο UnitData, στις στήλες AP-AX. Παρατηρήσεις 1) Το Όνοµα Μονάδας πρέπει να εισαχθεί µε λατινικούς χαρακτήρες και δεν πρέπει να περιέχει κενό. 2) Ισχύει πάντα P max > P min, P max 2 > P min2, Ε max > Ε min. 3) Στη καρτέλα «Hydro Unit Parameters» στο πλαίσιο Permissible Operating Ζones πρέπει το πάνω όριο της πρώτης ζώνης να είναι µικρότερο από το κάτω όριο της δεύτερης ζώνης. Το αντίστοιχο ισχύει και για τη δεύτερη µε τη τρίτη ζώνη. 4) Για την εισαγωγή δεκαδικών αριθµών ως υποδιαστολή χρησιµοποιείτε τελεία (.). 5) Με tab µπορείτε να µεταβαίνετε στο επόµενο πεδίο. 6) Σε όλες τις καρτέλες τα γκρι πεδία είναι κλειδωµένα και υπολογίζονται αυτόµατα µέσω συναρτήσεων. 7) Ο µέγιστος αριθµός µονάδων που µπορούν να εισαχθούν είναι εκατό. 8) Αν επιλέξατε να εισάγετε µια υδροηλεκτρική µονάδα, δηλαδή αν στο πεδίο Technology επιλέξετε Hydro, τότε οι καρτέλες «Hourly Heat Consumption», «Hourly Fuel Consumption», «Cost Parameters» είναι κλειδωµένες - ανενεργές. Σε αντίθετη περίπτωση (θερµική µονάδα) οι καρτέλες αυτές είναι ενεργές και είναι κλειδωµένη η καρτέλα «Hydro Unit Parameters». ιπλωµατική εργασία 64

65 Αφού έχετε συµπληρώσει όλα τα ενεργά πεδία του Userform για την µονάδα που επιθυµείτε να εισάγετε, πατήστε ΟΚ και η µονάδα εισάγεται στα φύλλα δεδοµένων ταξινοµηµένη σύµφωνα µε τον τύπο που την έχετε ορίσει και µε την αλφαβητική σειρά µέσα στον τύπο που ανήκει. Οι δεκτοί τύποι µονάδας είναι: 1. Base Load: Μονάδα βάσης 2. Intermediate Load: Μονάδα κυµαινόµενου φορτίου 3. Peak Load: Μονάδα αιχµής 4. Hydro: Υδροηλεκτρική µονάδα Η στήλη ID συµπληρώνεται αυτόµατα κάθε φορά που εισάγεται µια µονάδα. Παρατηρήστε ότι στα αριστερά της στήλης ID εισάγετε αυτόµατα ένα Command Button (i). Πατώντας πάνω σε αυτό ανοίγει µια φόρµα (Userform) µε όλα τα δεδοµένα της µονάδας συµπληρωµένα. Μέσω αυτού του Userform µπορείτε να ελέγξετε τα δεδοµένα της κάθε µονάδας και να τα τροποποιήσετε. ιπλωµατική εργασία 65

66 2.4.2 «Special Insert Unit» Αν επιθυµείτε να εισάγετε µια µονάδα σε µια συγκεκριµένη θέση, κάτω από µια ήδη υπάρχουσα µονάδα του πίνακα, πατήστε «Special Insert Unit» από τη γραµµή εργαλείων. Στο παράθυρο που εµφανίζεται, όπως φαίνεται παρακάτω, πληκτρολογείτε τον αριθµό της µονάδας κάτω από την οποία θέλετε να εισαχθεί η νέα µονάδα και πατήστε OK. ιπλωµατική εργασία 66

67 Στη συνέχεια, εµφανίζεται µια Φόρµα εισαγωγής δεδοµένων (Userform) Special Insert Unit, όµοιο µε αυτό του Insert Unit. Συµπληρώστε όλα τα πεδία, όπως περιγράφηκε παραπάνω, και πατήστε ΟΚ ώστε να εισαχθεί η µονάδα στη θέση που επιλέξατε. Η νέα µονάδα έχει εισαχθεί. ιπλωµατική εργασία 67

68 2.4.3 «Refresh» Συµπληρώνοντας το όνοµα µιας µονάδας στη στήλη Unit Name, την τεχνολογία της (Steam: Ατµοστρόβιλος, OCGT: Αεριοστρόβιλος Ανοιχτού Κύκλου, CCGT: Αεριοστρόβιλος Συνδυασµένου Κύκλου, Hydro: Υδροστρόβιλος) στη στήλη Technology, το καύσιµο της µονάδας (Lignite: Λιγνίτης, Natural Gas: Φυσικό Αέριο, Diesel: Πετρέλαιο, Oil: Μαζούτ, Hydro: Ύδωρ) στη στήλη Fuel Type και τον τύπο της µονάδας (1: Lignite, 2: Natural Gas, 3: Diesel ή Oil, 4: Hydro) στη στήλη Type του φύλλου UnitData και πατώντας στη συνέχεια «Refresh», από τη γραµµή εργαλείων, η µονάδα ταξινοµείται στη σωστή θέση, εισάγεται ο αύξων αριθµός της καθώς και το αντίστοιχο Command Button ( i ) στο φύλλο UnitData. Επίσης µεταφέρονται τα δεδοµένα της σε όλα τα σχετικά φύλλα δεδοµένων. Προσοχή!!! Πριν πατήσετε το «Refresh» δεν πρέπει να έχετε εισάγει τον αύξοντα αριθµό της µονάδας (ID), αυτός θα εισαχθεί αυτόµατα αφού πατήσετε το «Refresh» και η µονάδα ταξινοµηθεί στη σωστή θέση. ιπλωµατική εργασία 68

69 Με αυτόν τον τρόπο µπορείτε να συµπληρώσετε τα υπόλοιπα δεδοµένα αυτής της µονάδας οποιαδήποτε στιγµή επιθυµείτε είτε µέσω του πίνακα του Excel, είτε µέσω του Userform του αντιστοίχου Command Button ( i ). 2.5 ΤΡΟΠΟΙ ΙΑΓΡΑΦΗΣ ΜΟΝΑ ΩΝ «Delete Unit» Ένα επιθυµείτε να διαγράψετε µια ή περισσότερες µονάδα από τον πίνακα του Excel, πατήστε «Delete Unit», από τη γραµµή εργαλείων. Θα εµφανιστεί το παρακάτω παράθυρο διαλόγου Delete Unit, όπου είναι προεπιλεγµένη η επιλογή «Delete a unit» : ιπλωµατική εργασία 69

70 Συµπληρώστε στο πρώτο πεδίο τον αριθµό της µονάδας (ID) που επιθυµείτε να διαγράψετε. Πατώντας ΟΚ εµφανίζεται το ακόλουθο µήνυµα προειδοποίησης: Αν είστε σίγουροι για τη διαγραφή πατήστε «Yes». Σε αντίθετη περίπτωση πατήστε «No». Εάν επιθυµείτε να διαγράψετε περισσότερες από µία µονάδες σε διαφορετικές θέσεις του πίνακα ενεργοποιείστε την επιλογή «Delete Units» στο παράθυρο διαλόγου και συµπληρώστε στο αντίστοιχο πεδίο τους αύξοντες αριθµούς (ID) των µονάδων προς διαγραφή, διαχωρίζοντας τους µε κόµµα (,). Εµφανίζεται και πάλι το αντίστοιχο µήνυµα προειδοποίησης. ιπλωµατική εργασία 70

71 Τέλος, αν επιθυµείτε να διαγράψετε µονάδες του πίνακα σε διαδοχή, ενεργοποιείστε την επιλογή «Delete an area» και συµπληρώστε το αντίστοιχο πεδίο ορίζοντας την περιοχή από τον αύξοντα αριθµό της πρώτης µονάδας έως της τελευταίας µε παύλα, όπως φαίνεται παρακάτω. Εµφανίζεται και σε αυτή τη περίπτωση το αντίστοιχο µήνυµα προειδοποίησης. ιπλωµατική εργασία 71

72 2.6 Ε ΟΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Καθώς έχετε ολοκληρώσει την εισαγωγή και επεξεργασία των µονάδων που επιθυµείτε να συµµετέχουν στον Προγραµµατισµό Λειτουργίας Υδροθερµικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας, συµπληρώστε τα δεδοµένα του συστήµατος για εικοσιτέσσερις ώρες στη καρτέλα «SystemData», όπως φαίνεται παρακάτω: ιπλωµατική εργασία 72

73 Στη στήλη Α φαίνονται οι ώρες του χρονικού ορίζοντα προγραµµατισµού, στη στήλη Β συµπληρώνετε την προβλεπόµενη συνολική ζήτηση φορτίου του συστήµατος ανά ώρα, σε MW, στις στήλες C, D, E, F, G συµπληρώνετε την συνολική ωριαία απαίτηση του συστήµατος σε πρωτεύουσα εφεδρεία προς τα πάνω - προς τα κάτω, δευτερεύουσα εφεδρεία προς τα πάνω - προς τα κάτω και τριτεύουσα εφεδρεία (άθροισµα στρεφόµενης - µη στρεφόµενης) αντίστοιχα, σε MW. Ενώ, στις στήλες Η, Ι, J, K, L, M, N συµπληρώνετε τις προβλεπόµενες τιµές της ενέργειας, της πρωτεύουσας εφεδρείας προς τα πάνω και προς τα κάτω, της δευτερεύουσας εφεδρείας προς τα πάνω και προς τα κάτω, της τριτεύουσα στρεφόµενης εφεδρείας και της τριτεύουσας µη στρεφόµενης αντίστοιχα, σε /MWh. 2.7 ΕΝΑΡΞΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Υ ΡΟΘΕΡΜΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Έχοντας συµπληρώσει όλα τα απαραίτητα δεδοµένα είστε πλέον σε θέση να εκτελέσετε τον Προγραµµατισµό Λειτουργίας Υδροθερµικού ΣΠΗΕ. Για το σκοπό αυτό πατήστε είτε από τη γραµµή εργαλείων Run, είτε το Command Button «Run» που υπάρχει στο φύλλο εργασίας UnitData. ιπλωµατική εργασία 73

74 Αµέσως ανοίγει το παράθυρο διαλόγου «File Selection» από το οποίο επιλέγετε το αρχείο µε path C:\Hydrothermal_Scheduling\Hydrothermal_Scheduling_Final.gms και πατάτε «Run Model». Στη συνέχεια, θα εµφανιστεί το παρακάτω µήνυµα προειδοποίησης που σας ενηµερώνει πως το πρόβληµα έχει επιλυθεί επιτυχώς από το πρόγραµµα GAMS. Πατώντας ΟΚ βλέπετε να µεταφέρονται τα αποτελέσµατα της εκτέλεσης στα φύλλα αποτελεσµάτων. Έπειτα εµφανίζεται το ακόλουθο µήνυµα προειδοποίησης που σας ενηµερώνει για τη σωστή µεταφορά των αποτελεσµάτων του προγράµµατος GAMS στα φύλλα αποτελεσµάτων: ιπλωµατική εργασία 74

75 2.8 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Τα αποτελέσµατα του προγράµµατος GAMS έχουν εισαχθεί, µετά την επιτυχή εκτέλεση του στα φύλλα «Results_profit», «Results_p», «Results_r1up», «Results_r1dn», «Results_r2up», «Results_r2dn», «Results_r3S», «Results_r3NS» και παρουσιάζονται στα γραφήµατα «Graph Power», «Graph Reserve 1up», «Graph Reserve 1dn», «Graph Reserve 2up», «Graph Reserve 2dn», «Graph Reserve 3Spin», «Graph Reserve 3NSpin». Φύλλο αποτελεσµάτων «Results_profit» Το συγκεκριµένο φύλλο αποτελεσµάτων περιλαµβάνει µόνο το συνολικό ηµερήσιο κέρδος του παραγωγού. Φύλλο αποτελεσµάτων «Results_p» και γράφηµα «Graph Power» Το φύλλο περιλαµβάνει δύο πίνακες. Ο δεύτερος πίνακας περιλαµβάνει τα ονόµατα των µονάδων που συµµετείχαν στον Υδροθερµικό Προγραµµατισµό και τις κατανεµόµενες ισχείς εξόδου των µονάδων αυτών για κάθε ώρα. Στον πρώτο πίνακα, στην γραµµή 1 φαίνονται οι ώρες, στην γραµµή 2 υπολογίζεται το άθροισµα των ισχυών εξόδου των λιγνιτικών µονάδων ανά ώρα, ενώ στις γραµµές 3, 4, 5 υπολογίζονται τα αντίστοιχα αθροίσµατα των µονάδων φυσικού αερίου, των µονάδων τύπου 3 (πετρελαίου και µαζούτ) ιπλωµατική εργασία 75

76 και των υδροηλεκτρικών µονάδων ανά ώρα. Στη γραµµή 6 φαίνεται η συνολική ισχύς εξόδου όλων των µονάδων ανά ώρα και στη γραµµή 7 η προβλεπόµενη ζήτηση φορτίου, έτσι όπως ορίστηκε στο φύλλο «SystemData». Τα αθροιστικά αποτελέσµατα ισχυών εξόδου ανά τύπο µονάδας καθώς και η οριακή τιµή συστήµατος απεικονίζονται στο γράφηµα «Graph Power». ιπλωµατική εργασία 76

77 Φύλλο αποτελεσµάτων «Results_r1up» και γράφηµα «Graph Reserve 1up» Η δοµή αυτού του φύλλου είναι όµοια µε του προηγουµένου. Σε αυτό το φύλλο παρουσιάζεται η συνεισφορά κάθε µονάδας σε πρωτεύουσα εφεδρεία προς τα πάνω ανά ώρα καθώς και τα αθροιστικά αποτελέσµατα για κάθε τύπο µονάδας. Τα τελευταία απεικονίζονται γραφικά στο «Graph Reserve 1up». ιπλωµατική εργασία 77

78 Φύλλο αποτελεσµάτων «Results_r1dn» και γράφηµα «Graph Reserve 1dn» Ακολουθεί το «Results_r1dn», µε δοµή όµοια µε των παραπάνω φύλλων, τα περιεχόµενα του οποίου αφορούν την πρωτεύουσα εφεδρεία προς τα κάτω. Τα αθροιστικά αποτελέσµατα αυτού του φύλλου φαίνονται στο γράφηµα «Graph Reserve 1dn». ιπλωµατική εργασία 78

79 Φύλλο αποτελεσµάτων «Results_r2up» και γράφηµα «Graph Reserve 2up» Αυτό το φύλλο αναφέρεται στην δευτερεύουσα εφεδρεία προς τα πάνω. Το γράφηµα που το συνοδεύει είναι το «Graph Reserve 2up». ιπλωµατική εργασία 79

80 Φύλλο αποτελεσµάτων «Results_r2dn» και γράφηµα «Graph Reserve 2dn» Ακολουθεί το φύλλο αποτελεσµάτων «Results_r2dn» τα περιεχόµενα του οποίου αφορούν την δευτερεύουσα εφεδρεία προς τα κάτω. Τα αθροιστικά αποτελέσµατα αυτού του φύλλου φαίνονται στο γράφηµα «Graph Reserve 2dn». ιπλωµατική εργασία 80

81 Φύλλο αποτελεσµάτων «Results_r3S» και γράφηµα «Graph Reserve 3Spin» Το συγκεκριµένο φύλλο αναφέρεται στην τριτεύουσα στρεφόµενη εφεδρεία. Το γράφηµα που το συνοδεύει είναι το «Graph Reserve 3Spin». ιπλωµατική εργασία 81

82 Φύλλο αποτελεσµάτων «Results_r3NS» και γράφηµα «Graph Reserve 3NSpin» Τέλος, το φύλλο «Results_r3NS», το οποίο αναφέρεται στην τριτεύουσα µη στρεφόµενη εφεδρεία. Το γράφηµα που το συνοδεύει είναι το «Graph Reserve 3NSpin». ιπλωµατική εργασία 82

83 2.9 ΣΥΝ ΕΣΗ EXCEL / GAMS Κατά την έναρξη του προγράµµατος, το Excel δηµιουργεί εικοσιοκτώ αρχεία.csv τα οποία περιλαµβάνουν τα δεδοµένα των µονάδων που θα συµµετάσχουν στην επίλυση του προβλήµατος του Προγραµµατισµού Λειτουργίας ΣΠΗΕ. Τα δεδοµένα των αρχείων αυτών θα χρησιµοποιηθούν ως δεδοµένα εισόδου από το GAMS. Μετά τη λύση του προβλήµατος από το GAMS και της εύρεσης της βέλτιστης λύσης, θα δηµιουργηθούν οκτώ αρχεία.txt µε τα αποτελέσµατα. Τα αποτελέσµατα των αρχείων αυτών θα µεταφερθούν στο Excel στα φύλλα αποτελεσµάτων, όπως είδαµε παραπάνω Αρχεία.csv Το πρώτο αρχείο ονοµάζεται Units και περιλαµβάνει όλα τα ονόµατα των µονάδων, όπως φαίνεται παρακάτω: Το επόµενο αρχείο ονοµάζεται Units_HDR και περιλαµβάνει τα ονόµατα µόνο των υδροηλεκτρικών µονάδων: Ακολουθεί το αρχείο Unitcharacter, το οποίο περιλαµβάνει τα ονόµατα των τεχνικών χαρακτηριστικών των µονάδων, όπως φαίνονται παρακάτω: ιπλωµατική εργασία 83

84 Το επόµενο αρχείο Hours_Ext, περιλαµβάνει τον µέγιστο αριθµό ωρών: Το αρχείο Hours περιλαµβάνει τις ώρες του Προγραµµατισµού: Επόµενο αρχείο το SysValues, το οποίο περιλαµβάνει τα ονόµατα των δεδοµένων του φύλλου SystemData : Το αρχείο VarCostindex, το οποίο περιλαµβάνει το δείκτη βηµάτων της συνάρτησης µεταβλητού κόστους των θερµικών µονάδων ιπλωµατική εργασία 84

85 Επόµενο αρχείο POZindex, περιλαµβάνει τον πιθανό αριθµό επιτρεπόµενων ζωνών λειτουργίας της υδροηλεκτρικής µονάδας: Το αρχείο Soakindex περιλαµβάνει τον πιθανό αριθµό βηµάτων της καρτέλας Soak : Ακολουθεί το αρχείο Yhs_dat, το οποίο περιλαµβάνει τις κατηγορίες τεχνικών δεδοµένων µιας Υδροηλεκτρικής µονάδας: Ακολουθούν τα αρχεία πινάκων, τα οποία ακολουθούν όλα την ίδια µορφοποίηση, δηλαδή στο πρώτο κελί εγγράφεται «dummy», λέξη κλειδί του προγράµµατος GAMS, ώστε να καταλαβαίνει ότι το αρχείο περιέχει πίνακα δεδοµένων. ιπλωµατική εργασία 85

86 Το αρχείο UnitData περιλαµβάνει όλες τις µονάδες που θα συµµετάσχουν στην επίλυση του προβλήµατος µε τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους: Στη συνέχεια το αρχείο SystemData περιλαµβάνει τα δεδοµένα του συστήµατος: Ακολουθεί το αρχείο CostBlocks, το οποίο περιλαµβάνει τις µονάδες µε τις ισχείς τους από το φύλλο VariableCost : ιπλωµατική εργασία 86

87 Το αρχείο VarCost περιλαµβάνει τις µονάδες µε τα στοιχεία µεταβλητού κόστους από το φύλλο VariableCost : Επόµενο αρχείο POZ_max, περιλαµβάνει τις υδροηλεκτρικές µονάδες µε τα άνω όρια των επιτρεπόµενων ζωνών λειτουργίας: ιπλωµατική εργασία 87

88 Επόµενο αρχείο POZ_min, περιλαµβάνει τις υδροηλεκτρικές µονάδες µε τα κάτω όρια των επιτρεπόµενων ζωνών λειτουργίας: Ακολουθεί το αρχείο Psoak_h_step, το οποίο περιλαµβάνει τις µονάδες µε τα βήµατα ισχύος τους, κατά τον χρόνο παραµονής τους στο ενδιάµεσο φορτίο, για θερµή εκκίνηση: Το αρχείο Psoak_w_step, το οποίο περιλαµβάνει τις µονάδες µε τα βήµατα ισχύος τους, κατά τον χρόνο παραµονής τους στο ενδιάµεσο φορτίο, για ενδιάµεση εκκίνηση: ιπλωµατική εργασία 88

89 Το αρχείο Psoak_c_step περιλαµβάνει τις µονάδες µε τα βήµατα ισχύος τους, κατά τον χρόνο παραµονής τους στο ενδιάµεσο φορτίο, για ψυχρή εκκίνηση: Επόµενο αρχείο Yhs_Data, περιλαµβάνει τις υδροηλεκτρικές µονάδες µε τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους: Ακολουθούν οκτώ αρχεία µε ένα στοιχείο στο καθένα από τα δεδοµένα του φύλλου εργασίας AdditionalParameters. Τα ονόµατα των αρχείων είναι Tmax, Tpast_max, Art_Cost_Pmax, Art_Cost_Pmin, Art_Cost_RU, Art_Cost_RD, LargeCon_RU, LargeCon_cost και φαίνονται παρακάτω: ιπλωµατική εργασία 89

90 ιπλωµατική εργασία 90

91 2.9.2 Αρχεία.txt Το πρώτο αρχείο.txt είναι το Results_profit. Περιλαµβάνει µία µόνο τιµή που µεταφέρεται στο οµώνυµο φύλλο αποτελεσµάτων του Excel: Ακολουθεί το αρχείο Results_p, το οποίο περιλαµβάνει τις µονάδες παραγωγής µε τις αντίστοιχες ισχείς εξόδους τους για εικοσιτέσσερις ώρες, όπως φαίνεται πιο κάτω: Το επόµενο αρχείο Results_r1up περιλαµβάνει τις µονάδες µε τις ισχείς πρωτεύουσας εφεδρείας προς τα πάνω για ένα εικοσιτετράωρο: ιπλωµατική εργασία 91

92 Ακολουθεί το αρχείο Results_r1dn, το οποίο περιλαµβάνει τις µονάδες µε τις ισχείς πρωτεύουσας εφεδρείας προς τα κάτω για ένα εικοσιτετράωρο: Το αρχείο Results_r2up περιλαµβάνει τις µονάδες µε τις ισχείς δευτερεύουσας εφεδρείας προς τα πάνω για ένα εικοσιτετράωρο, όπως φαίνεται παρακάτω: Ακολουθεί το αρχείο Results_r2dn, το οποίο περιλαµβάνει τις µονάδες µε τις ισχείς δευτερεύουσας εφεδρείας προς τα κάτω για ένα εικοσιτετράωρο: ιπλωµατική εργασία 92

93 Το αρχείο Results_r3s περιλαµβάνει τις µονάδες µε τις ισχείς τριτεύουσας στρεφόµενης εφεδρείας για ένα εικοσιτετράωρο, όπως φαίνεται παρακάτω: Τέλος, το αρχείο Results_r3ns περιλαµβάνει τις µονάδες µε τις ισχείς τριτεύουσας µη στρεφόµενης εφεδρείας για ένα εικοσιτετράωρο: 2.10 ΜΗΝΥΜΑΤΑ ΠΡΟΕΙ ΟΠΟΙΗΣΗΣ ΣΕ ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΗΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ Στην εισαγωγή δεδοµένων µέσω των Userforms «Insert Unit» και «Special Insert Unit» εµφανίζονται σε περίπτωση µη ορθής συµπλήρωσης των πεδίων, µηνύµατα προειδοποίησης, µερικά από τα οποία ακολουθούν: ιπλωµατική εργασία 93

94 Στην περίπτωση παράλειψης εισαγωγής του αύξοντα αριθµού της µονάδας στο πεδίο του User form του «Delete Unit» εµφανίζεται το παρακάτω µήνυµα: ιπλωµατική εργασία 94

95 Στην περίπτωση παράλειψης εισαγωγής των απαραίτητων δεδοµένων για τη διαδικασία «Refresh» εµφανίζονται τα παρακάτω µηνύµατα: Κατά την έναρξη του Προγραµµατισµού Λειτουργίας Υδροθερµικού Συστήµατος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας, στο παράθυρο διαλόγου «File Selection» εάν δεν έχετε επιλέξει κάποιο αρχείο από τη λίστα, εµφανίζεται το ακόλουθο µήνυµα: Σε περίπτωση που δεν έχει προσδιοριστεί σωστά το path της GAMS στο φύλλο εργασίας Parameters εµφανίζονται τα ακόλουθο µήνυµα: ιπλωµατική εργασία 95