ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΛΕΤΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΟΡΙΑΚΗΣ ΤΙΜΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΤΙΜΩΝ ΕΚΚΑΘΑΡΙΣΗΣ ΕΠΙΚΟΥΡΙΚΩΝ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ Ι. ΧΑΤΖΗΓΙΑΝΝΗΣ ΕΠΙΒΛΕΠΟΝΤΕΣ: ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ Γ. ΜΠΑΚΙΡΤΖΗΣ, ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Α.Π.Θ. ΧΡΗΣΤΟΣ Κ. ΣΙΜΟΓΛΟΥ, ΥΠΟΨΗΦΙΟΣ ΔΙΔΑΚΤΩΡ Α.Π.Θ. ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2009

2 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η εργασία αυτή αποτελεί το επιστέγασμα των σπουδών μου στο τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Σκοπός της εργασίας είναι η σύντομη περιγραφή της νέας απελευθερωμένης αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας και η μοντελοποίηση ενός βασικού προβλήματος που καλείται να επιλύσει σε καθημερινή βάση ο Διαχειριστής του Ελλήνικού Συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, αυτό του καθορισμού της Οριακής Τιμής Συστήματος και των Τιμών Εκκαθάρισης των Επικουρικών Υπηρεσιών. Στην υλοποίηση της παρούσας εργασίας συνέβαλλαν αρκετά άτομα και τα οποία θα ήθελα να ευχαριστήσω για τη βοήθεια και τη συμπαράσταση τους. Κατ αρχάς θα ήθελα να ευχαριστήσω τον καθηγητή κ. Αναστάσιο Μπακιρτζή για την πολύτιμη καθοδήγηση του καθώς επίσης και για το χρόνο που διέθεσε για συζήτηση πάνω σε θέματα που αφορούσαν την εργασία αλλά και το γενικότερο πλαίσιο της απελευθερωμένης αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Επίσης εκφράζω τις θερμές μου ευχαριστίες στον υποψήφιο διδάκτορα του τμήματος κ. Χρήστο Σίμογλου για τη σημαντικότατη βοήθεια του, κυρίως στο προγραμματιστικό και υπολογιστικό κομμάτι της εργασίας. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω τους γονείς μου, την οικογένεια μου και τους φίλους μου για την υλική και ηθική υποστήριξη που μου προσέφεραν καθ όλη τη διάρκεια των σπουδών μου. Θεσσαλονίκη,

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Κεφάλαιο 1 ο Η Απελευθερωμένη Αγορά Ηλεκτρικής Ενέργειας 1.1 Εισαγωγή Ιστορική αναδρομή Κοινοτική οδηγία 96/92/ΕΚ Νόμος 2773/ Οι παράγοντες της ελληνικής αγοράς Ρυθμιστική Αρχή Ενέργειας (Ρ.Α.Ε.) Διαχειριστής Ελληνικού Συστήματος Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας (Δ.Ε.Σ.Μ.Η.Ε.) Δημόσια επιχείρηση Ηλεκτρισμού (Δ.Ε.Η.) Δυνατότητα παραγωγής και προμήθειας ηλεκτρικής ενέργειας Αγορά ηλεκτρικής ενέργειας Χονδρεμπορική αγορά ενέργειας Αγορά μακροχρόνιας επάρκειας ισχύος Επικουρικές υπηρεσίες Γενικά Διαθεσιμότητα, ετοιμότητα και παροχή επικουρικών υπηρεσιών ή εφεδρείας ενέργειας Κατηγορίες επικουρικών υπηρεσιών Ρύθμιση συχνότητας Στατή εφεδρεία Ρύθμιση τάσης Επανεκκίνηση του Συστήματος

4 Κεφάλαιο 2 ο Μαθηματική Μοντελοποίηση 2.1 Σύνολα και σταθερές Σύνολα Σταθερές Μεταβλητές Αντικείμενη Συνάρτηση Γραμμική έκφραση των περιορισμών λειτουργίας των μονάδων Περιορισμοί της φάσης συγχρονισμού Περιορισμοί της φάσης παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο Περιορισμοί της φάσης αποσυγχρονισμού Περιορισμοί ελαχίστου χρόνου λειτουργίας και κράτησης των μονάδων Λογική κατάσταση της ένταξης των μονάδων Περιορισμοί της ισχύος εξόδου των μονάδων Περιορισμοί ρυθμού ανόδου και καθόδου των μονάδων Περιορισμοί του μεταβλητού κόστους λειτουργίας των μονάδων Περιορισμοί του Συστήματος Περιορισμοί των υδροηλεκτρικών μονάδων Αρχικοί Περιορισμοί Κεφάλαιο 3 ο Αποτελέσματα και Συμπεράσματα 3.1 Εισαγωγή Καμπύλες Φορτίου Χαρακτηριστικά των Μονάδων Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Κατανομή Ισχύος Υπηρεσιών και Χρήσιμα Συμπεράσματα Σενάριο 1 ο Κατανομή Ισχύος Εξόδου και Οριακή Τιμή Συστήματος

5 Τριτεύουσα Εφεδρεία Σενάριο 2 ο Κατανομή Ισχύος Εξόδου και Οριακή Τιμή Συστήματος Πρωτεύουσα Εφεδρεία Δευτερεύουσα Εφεδρεία Τριτεύουσα Εφεδρεία Παραδείγματα Σεναρίου Σενάριο 3 ο Κατανομή Ισχύος Εξόδου και Οριακή Τιμή Συστήματος Πρωτεύουσα Εφεδρεία Δευτερεύουσα Εφεδρεία Τριτεύουσα Εφεδρεία Παραδείγματα Σεναρίου Σενάριο 4 ο Κατανομή Ισχύος Εξόδου και Οριακή Τιμή Συστήματος Πρωτεύουσα Εφεδρεία Δευτερεύουσα Εφεδρεία Τριτεύουσα Εφεδρεία Παραδείγματα Σεναρίου Σενάριο 5 ο Κατανομή Ισχύος Εξόδου και Οριακή Τιμή Συστήματος Πρωτεύουσα Εφεδρεία Δευτερεύουσα Εφεδρεία Τριτεύουσα Εφεδρεία Παραδείγματα Σεναρίου Μαθηματικός Τύπος Υπολογισμού της Οριακής Τιμής Συστήματος και των Τιμών Εκκαθάρισης των Επικουρικών Υπηρεσιών

6 Κεφάλαιο 4 ο Συμπεράσματα και Μελλοντικές Προεκτάσεις 4.1 Μελλοντικές Προεκτάσεις Ευρετήριο Πινάκων Ευρετήριο Γραφημάτων Βιβλιογραφία

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο Η ΑΠΕΛΕΥΘΕΡΩΜΕΝΗ ΑΓΟΡΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 1.1 Εισαγωγή Η ηλεκτρική ενέργεια ανέκαθεν κατείχε περίoπτη θέση στις ζωές των ανθρώπων, κυρίως λόγω της δυνατότητας που τους προσέφερε να ικανοποιήσουν βασικές βιοτικές τους ανάγκες. Όπως ήταν φυσικό λοιπόν, η ενεργειακή βιομηχανία, από την πρώτη στιγμή της εμφάνισης της, διαδραμάτισε σημαντικό ρόλο στην εξασφάλιση κοινωνικής ομαλότητας και ισορροπίας. Ο ηλεκτρισμός σαν αγαθό, έχει κάποια ιδιαίτερα χαρακτηριστικά, τα οποία δε μπορούν να αγνοηθούν κατά τη μελέτη των σύγχρονων απελευθερωμένων αγορών ηλεκτρικής ενέργειας. Μερικά από αυτά είναι τα εξής: Δεν υπάρχει υποκατάστατο της ηλεκτρικής ενέργειας σαν αγαθό και γι αυτό το λόγο οποιαδήποτε διακοπή της συνεχούς παροχής της έχει σημαντικό αντίκτυπο στην οικονομία, στη δημόσια υγεία και στην εθνική ασφάλεια. Η αδυναμία αποθήκευσης μεγάλων ποσοτήτων ηλεκτρισμού, τουλάχιστον με το υπάρχον τεχνολογικό επίπεδο, έχει ως αποτέλεσμα την αναγκαστική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας τη στίγμη που απαιτείται για την κατανάλωση. Τέλος, ο ηλεκτρισμός είναι ομοιογενές προϊόν που σημαίνει ότι έχει τα ίδια ποιοτικά χαρακτηριστικά (π.χ. τάση και συχνότητα) για όλους τους καταναλωτές ανεξάρτητα της μονάδας παραγωγής από τη οποία προήλθε. Έτσι, ο ανταγωνισμός μεταξύ των παραγωγών περιορίζεται μόνο στο επίπεδο τιμής των προϊόντων. [7][9] 1.2 Ιστορική Αναδρομή Η απαρχή της βιομηχανίας ηλεκτρικής ενέργειας, βρίσκεται στα τέλη του 19 ου αιώνα, οπότε και τα πρώτα μεγάλα αστικά κέντρα απέκτησαν ενεργειακή αυτονομία. Από το σημείο αυτό και μετά, άρχισε μια ταχεία ανάπτυξη του συγκεκριμένου κλάδου, η οποία υποβοηθήθηκε και από την ραγδαία πρόοδο της τεχνολογίας. Η χρήση του εναλλασσόμενου ρεύματος επιβλήθηκε έναντι του συνεχούς, καθώς η μορφή αυτή επέτρεπε τη χρήση 6

8 μετασχηματιστών, και έτσι στα μέσα της δεκαετίας του 1920 εμφανίστηκαν τα πρώτα Εθνικά Διασυνδεδεμένα Δίκτυα Υψηλής Τάσης. Τα δίκτυα αυτά συνέδεαν μεταξύ τους όλες τις ανεξάρτητες τοπικές εταιρείες παραγωγής και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Μετά το πέρας του Β Παγκοσμίου Πολέμου, τα διασυνδεδεμένα αυτά συστήματα εθνικοποιήθηκαν με αποτέλεσμα να εμφανιστούν τα πρώτα κρατικά μονοπώλια. Εξάλλου, οι απαιτήσεις αυστηρού προγραμματισμού καθώς επίσης και το γεγονός ότι η βιομηχανία ηλεκτρισμού αποτελεί κλάδο εντάσεως κεφαλαίου, οδήγησαν στην εκχώρηση δικαιωμάτων αποκλειστικής εκμετάλλευσης στις επιχειρήσεις ηλεκτρισμού, προσδίδοντας σε αυτές χαρακτήρα μονοπωλίων. Η εμφάνιση αυτής της μονοπωλιακής δομής στην αγορά ηλεκτρικής ενέργειας οφειλόταν και στο γεγονός ότι, κατά τη διάρκεια του 20 ου αιώνα, επικράτησε παγκοσμίως η αντίληψη πως ο ηλεκτρισμός είναι ένα κοινωνικό αγαθό και η παροχή του σε λογικές τιμές αποτελεί υποχρέωση της πολιτείας. Η κρατική δομή της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας παρουσίαζε εξάλλου σημαντικά πλεονεκτήματα. Κατ αρχάς, οδήγησε στην κατασκευή μεγάλων και μακρόπνοων έργων για την παραγωγή και τη μεταφορά της απαιτούμενης από το Σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς επίσης και στην εκμετάλλευση των εγχώριων πηγών. Επίσης, μέσω της κρατικής Πρόνοιας κατέστει δυνατή η τροφοδοσία απομακρυσμένων περιοχών με ηλεκτρισμό. Σε συνθήκες ελεύθερης αγοράς, η κατασκευή έργων παροχής ηλεκτρικού ρεύματος σε αυτές τις περιοχές θα κρινόταν ως αντιοικονομική και ασύμφορη, με αποτέλεσμα η υλοποίηση των ανωτέρω έργων να ήταν σε πολλές περιπτώσεις αδύνατη. Τέλος, δόθηκε η δυνατότητα στην πολιτεία, μέσω της τιμολογιακής πολιτικής της να ασκήσει και κοινωνική πολιτική καθώς επίσης και να βοηθήσει στην ανάπτυξη των υποβαθμισμένων περιοχών της χώρας. Τα τελευταία χρόνια όμως, οι αλλαγές στις κοινωνικές και οικονομικές δομές που παρατηρήθηκαν σε παγκόσμια κλίμακα, οδήγησαν τα περισσότερα από τα παραδοσιακά μονοπώλια να περάσουν σιγά σιγά στη σφαίρα επιρροής των νόμων της ελεύθερης αγοράς. Η βιομηχανία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, ώντας και αυτή ένα από τα προαναφερθέντα μονοπώλια, άρχισε να υφίσταται με τη σειρά της σημαντικές διαρθρωτικές αλλαγές. Οι αλλαγές αυτές ξεκίνησαν στις αρχές της δεκαετίας του 1970 και στόχευαν στην αναθεώρηση μίας σειράς ρυθμιστικών κανόνων λειτουργίας των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Οι υπέρμαχοι της ελεύθερης αγοράς υποστήριζαν ότι η αύξηση της αποδοτικότητας του ενεργειακού τομέα μπορεί να επιτευχθεί μόνο μέσω της απελευθέρωσης της αγοράς ενέργειας. Η προαναφερθείσα απελευθέρωση θα έδινε τη δυνατότητα και σε άλλους παραγωγούς, πέρα των κρατικών εταιρειών, να εισέλθουν στο παιχνίδι της παραγωγής και της προσφοράς ηλεκτρικής ισχύος. Έτσι, κατά τη διάρκεια της τελευταίας 20-ετίας του 20 ου αιώνα, παρατηρήθηκε ένα άνοιγμα της αγοράς στον ανταγωνισμό σε 7

9 πολλές χώρες της υφηλίου. Μεγάλη ώθηση προς αυτή την κατεύθυνση έδωσε η πτώση της τιμής του πρακτικά ανεξάντλητου φυσικού αερίου, η προώθηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας καθώς επίσης και η ραγδαία πρόοδος της τεχνολογίας, η οποία έδωσε τη δυνατότητα στους ιδιώτες παραγωγούς να κατασκευάσουν μικρές και αποδοτικές μονάδες, προσφέροντας τους έτσι την ευκαιρία να πραγματοποιήσουν επενδύσεις στον ενεργειακό τομέα. Επιπλέον, οι εξελίξεις στην τεχνολογία των επικοινωνιών, των δικτύων υπολογιστών και του λογισμικού επέτρεψαν τη λειτουργία του ανταγωνισμού σε πραγματικό χρόνο (real time). Παρά τις ανωτέρω εξελίξεις, η μεταφορά και η διανομή της ηλεκτρικής ενέργειας συνεχίζουν μέχρι και σήμερα να παραμένουν στις περισσότερες περιπτώσεις κρατικά μονοπώλια. Ο πρώτος σημαντικός σταθμός στην απελευθέρωση της Ευρωπαϊκής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας συναντάται το Φεβρουάριο του 1999, οπότε και η Ευρωπαϊκή Ένωση έδωσε τη δυνατότητα στους μεγάλους καταναλωτές (στις βιομηχανίες με κατανάλωση άνω των 40 MWh ), να επιλέγουν οι ίδιοι από ποιον προμηθευτή θα αγοράσουν την απαιτούμενη για τις ανάγκες τους ηλεκτρική ισχύ. Η Ευρωπαϊκή Ένωση, με την ψήφιση της Κοινοτικής Οδηγίας 96/92/ΕΚ, όρισε το θεσμικό πλαίσιο βάση του οποίου θα λειτουργήσει η νέα απελευθερωμένη αγορά ηλεκτρικής ενέργειας. [1][3][6] 1.3 Κοινοτική Οδηγία 96/92/ΕΚ Η κοινοτική οδηγία 96/92/ΕΚ εκδόθηκε την 19 η Δεκεμβρίου του 1996 και αναρτήθηκε στην επίσημη εφημερίδα του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου την 30 η Ιανουαρίου Σύμφωνα με την οδηγία, τα κράτη-μέλη έχουν τη δυνατότητα να επιβάλλουν στις εταιρείες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας υποχρεώσεις παροχής υπηρεσιών κοινής ωφέλειας, προς το γενικότερο οικονομικό συμφέρον. Οι υποχρεώσεις αυτές αφορούν την τακτική και αδιάληπτη παροχή ηλεκτρικού ρεύματος, την ασφάλεια, συμπεριλαμβανομένης της ασφάλειας εφοδιασμού, καθώς επίσης και την ποιότητα της προσφερόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Ιδιαίτερη αναφορά γίνεται στην προστασία του περιβάλλοντος. Επιπλέον, διαχωρίζονται οι πελάτες σε επιλέγοντες και μη επιλέγοντες. Επιλέγοντες ονομάζονται οι καταναλωτές στους οποίους παρέχεται η δυνατότητα επιλογής του προμηθευτή ηλεκτρικής ενέργειας και αρχικά ήταν όσοι συνδέοταν στην υψηλή και μέση τάση. Στη κατηγορία των μη επιλέγοντων πελατών βρίσκονται όσοι καταναλωτές προμηθεύονται την απαραίτητη για την ικανοποίηση των αναγκών τους ηλεκτρική ενέργεια από κρατικές εταιρίες. Στην Ελλάδα, τους μη επιλέγοντες πελάτες, δηλαδή όσους είναι συνδεδεμένοι προς το παρόν στη χαμηλή τάση, τους προμηθεύει η Δ.Ε.Η. Προφανώς, με την απελευθέρωση της αγοράς ενέργειας, γίνεται προσπάθεια να μεταβούν όλοι οι πελάτες στην πρώτη κατηγορία. 8

10 Στην οδηγία 96/92/ΕΚ καθορίζεται επίσης και ο τρόπος αδειοδότησης των ιδιωτών για την κατασκευή μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Τα κράτη-μέλη μπορούν να επιλέξουν μεταξύ της διαδικασίας χορήγησης αδείας ή του συστήματος πρόσκλησης υποβολής προσφορών. Η ταυτόχρονη υιοθέτηση και των δύο μεθόδων δεν κρίνεται απαγορευτική. Σε κάθε περίπτωση, η χορήγηση αδειών και οι προσκλήσεις υποβολής προσφορών πραγματοποιούνται πάντα με αντικειμενικά και διαφανή κριτήρια. Επίσης, κρίνεται αναγκαίος ο διορισμός από τις επιχειρήσεις, που είναι ιδιοκτήτριες των δικτύων μεταφοράς, διαχειριστή ο οποίος είναι υπεύθυνος για την εκμετάλλευση, την συντήρηση και την ανάπτυξη του δικτύου καθώς και των διασυνδέσεων του με άλλα γειτονικά δίκτυα, προκειμένου να εξασφαλίζεται ο εφοδιασμός της χώρας με ηλεκτρική ισχύ. Ο διαχειριστής είναι υπεύθυνος για τη διαχείριση των ροών ενέργειας στο δίκτυο καθώς επίσης και για την κατανομή των φορτίων στις εγκαταστάσεις παραγωγής που βρίσκονται στη ζώνη του. Στις υποχρεώσεις του συγκαταλέγεται ακόμα η διασφάλιση της αποδοτικότητας, της αξιοπιστίας και της ασφάλειας του δικτύου, πάντα λαμβάνοντας υπόψιν του την προστασία του περιβάλλοντος. Οι επιχειρήσεις ηλεκτρισμού οφείλουν να καταρτίζουν, να δημοσιεύουν και να υποβάλλουν σε έλεγχο τους ετήσιους λογαριασμούς τους. Η κοινοτική οδηγία εξασφαλίζει το δικαίωμα πρόσβασης, που έχουν τα κράτη-μέλη καθώς και οι αρμόδιες για την επίλυση διαφορών αρχές, στους λογαριασμούς των επιχειρήσεων παραγωγής, μεταφοράς ή διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, τους οποίους και συμβουλεύονται κατά τη διάρκεια των ελέγχων τους. Τέλος, οι εταιρείες παραγωγής υποχρεούνται να έχουν ξεχωριστούς λογαριασμούς για τις δραστηριότητες της παραγωγής, της μεταφοράς και της διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, προκειμένου να αποφεύγονται διακρίσεις, διασταυρούμενες επιχορηγήσεις και στρεβλώσεις του ανταγωνισμού. [6][8] 1.4 Νόμος 2773/99 Ο νόμος 2773/99 ουσιαστικά αποτελεί την εφαρμογή της Κοινοτικής Οδηγίας 96/92/ΕΚ στο ελληνικό ηλεκτρικό Σύστημα. Καθορίζει το βασικό πλαίσιο ρύθμισης της απελευθερωμένης αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας και προβλέπει: Τη σύσταση της Ρυθμιστικής Αρχής Ενέργειας ως ανεξάρτητης και αυτοτελούς διοικητικής αρχής, η οποία εποπτεύεται από τον Υπουργό Ανάπτυξης. Ο νόμος καθορίζει ακόμα το ρόλο και τις αρμοδιότητες της Ρ.Α.Ε. καθώς επίσης και τον Κανονισμό Εσωτερικής Λειτουργίας και Διαχείρισης. Τη σύσταση του Διαχειριστή του Ηλεκτρικού Συστήματος και τις αρμοδιότητες του. Ο Διαχειριστής βρίσκεται υπό την άμεση εποπτεία της Ρ.Α.Ε.. 9

11 Την απελευθέρωση της παραγωγής και εκμετάλλευσης της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας, συμπαραγωγή και από συμβατικά καύσιμα. Τη μετατροπή της Δ.Ε.Η. σε Ανώνυμη Εταιρεία. [6][7] 1.5 Οι παράγοντες της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας Οι παράγοντες της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας είναι οι ακόλουθοι: Παραγωγοί: Ως παραγωγοί χαρακτηρίζονται όλοι όσοι κατέχουν άδεια για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία τους χορηγείται από τη Ρυθμιστική Αρχή Ενέργειας σύμφωνα πάντα με τους ισχύοντες νόμους για αδειοδότηση ιδιωτών. Προμηθευτές: Στην κατηγορία των προμηθευτών ανήκουν οι έμποροι,οι ιδιώτες και η Δ.Ε.Η. οι οποίοι προμηθεύουν με ενέργεια τους επιλέγοντες πελάτες του Συστήματος, έπειτα από σύναψη εμπορικών συμβολαίων. Στην περίπτωση των μη επιλεγόντων πελατών, το ρόλο του προμηθευτή τον αναλαμβάνει αποκλειστικά η Δ.Ε.Η.. [5] Επίσης, σημαντικό ρόλο στην σύγχρονη απελευθερωμένη αγορά ηλεκτρικής ενέργειας της Ελλάδος, παίζουν οι εξής 3 εταιρίες: Η Ρυθμιστική Αρχή Ενέργειας (Ρ.Α.Ε.) Ο Διαχειριστής του Ελληνικού Συστήματος Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας (Δ.Ε.Σ.Μ.Η.Ε.) Η Δημόσια Επιχείρηση Ηλεκτρισμού (Δ.Ε.Η.) Ρυθμιστική Αρχή Ενέργειας (Ρ.Α.Ε.) Η Ρ.Α.Ε. συστάθηκε βάση του νόμου 2773/99 και λειτουργεί από την 1 η Ιουλίου Δημιουργήθηκε στα πλαίσια της εναρμόνισης της ελληνικής νομοθεσίας με την κοινοτική οδηγία 96/92 και πρόκειται για μία ανεξάρτητη διοικητική αρχή, οικονομικά και διοικητικά αυτοτελή, η οποία έχει κυρίως γνωμοδοτικό και εισηγητικό ρόλο, και όχι ελεγκτικό ή δικαστικό, σε όλους τους τομείς της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Στόχος της Ρ.Α.Ε. είναι η διευκόλυνση του ελεύθερου και υγιή ανταγωνισμού στην ενεργειακή αγορά με σκοπό την καλύτερη και οικονομικότερη εξυπηρέτηση του καταναλωτή, είτε αυτός είναι ιδιώτης είτε επιχείρηση. Παράλληλα, επιδιώκει τη βιωσιμότητα και την ανάπτυξη των μικρομεσαίων επιχειρήσεων του τομέα της ενέργειας, καθώς οι τελευταίες αποτελούν φορείς ανάπτυξης και απασχόλησης. Η Ρ.Α.Ε. γνωμοδοτεί για τη χορήγηση αδειών, επιβλέπει τη διαδικασία χορήγησης αυτών και επιβάλλει ποινές και πρόστιμα στους παραβάτες του νόμου 2773/99. Παρακολουθεί και ελέγχει τη λειτουργία της αγοράς, 10

12 γνωμοδοτεί και εισηγείται νέα μέτρα και προσέχει για τον καταναλωτή, το περιβάλλον και το δημόσιο συμφέρον. Επιπλέον, καλλιεργεί διεθνείς σχέσεις και συνεργασίες, συνεργάζεται με τις αντίστοιχες διοικητικές αρχές των ξένων χωρών και ενημερώνει την αρμόδια Επιτροπή της Ευρωπαϊκής Ένωσης για την πορεία της απελευθέρωσης της ελληνικής ενεργειακής αγοράς. Η Ρ.Α.Ε. επιδιώκει επίσης την εξασφάλιση των μακροχρόνιων στρατηγικών στόχων της ενεργειακής πολιτικής και την εξυπηρέτηση του δημοσίου συμφέροντος. Τέτοιοι στόχοι είναι η επαρκής, αξιότιμη και ισότιμη τροφοδοσία των καταναλωτών, η ασφάλεια της τροφοδοσίας της χώρας, η προστασία του περιβάλλοντος, η αποτελεσματική χρήση και προμήθεια ενέργειας και η εξασφάλιση επαρκούς υποδομής για την ενέργεια. Ταυτόχρονα, η Ρ.Α.Ε. δίνει μεγάλη έμφαση στην παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές και συμπαραγωγή και στην ανάπτυξη των νέων τεχνολογιών, όλα προς χάρην του κοινωνικού ώφελους. Στην προσπάθεια επίτευξης ενός υγιούς ανταγωνισμού, η Ρ.Α.Ε. αναλαμβάνει μία σειρά από πρωτοβουλίες. Κατ αρχάς, θεωρώντας ότι η ελλειπής πληροφόρηση οδηγεί στην ανάπτυξη μονοπωλιακών καταστάσεων και εξαρτήσεων, φροντίζει για την πλήρη και αντικειμενική ενημέρωση όλων των συμμετέχοντων στην ενεργειακή αγορά. Η γρήγορη, δωρεάν και αντικειμενική πληροφόρηση μέσω του διαδικτύου συμβάλλει στην καταπολέμηση τυχόν μονοπωλιακών καταστάσεων. Επιπλέον, η Ρ.Α.Ε. παρακολουθεί τη λειτουργία της αγοράς και προτείνει θεσμικά, διαρθρωτικά και τεχνικά μέτρα, τα οποία επιδιώκουν τη βελτίωση του ανταγωνισμού. Επίσης, με την επίβλεψη της τιμής και του κόστους της ενέργειας, η Ρ.Α.Ε. έχει τη δυνατότητα να εντοπίζει αν αντανακλώνται στις τιμές τα οφέλη που έχουν οι συμμετέχοντες από τη λειτουργία της ενεργειακής αγοράς και να αποφεύγει φαινόμενα σταυροειδών επιδοτήσεων σε μεγάλες επιχειρήσεις. Τέλος, η Ρ.Α.Ε. επιδιώκει την αγαστή συνεργασία, τόσο με τις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης και της Ευρασίας, όσο και με τις χώρες των Βαλκανίων, με τις οποίες φιλοδοξεί να αναπτύξει τη Βαλκανική Αγορά Ενέργειας, αγορά στην οποία η Ελλάδα δίνει ιδιαίτερο βάρος. [3][5][6] Διαχειριστής του Ελληνικού Συστήματος Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας (Δ.Ε.Σ.Μ.Η.Ε.) Ο Διαχειριστής του Ελληνικού Συστήματος Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας ιδρύθηκε με το Προεδρικό Διάταγμα 328/ Ο Δ.Ε.Σ.Μ.Η.Ε. είναι ανώνυμη εταιρεία του δημοσίου στο οποίο ανήκει το 51% της εταιρείας. Το υπόλοιπο ποσοστό του μετοχικού κεφαλαίου ανήκει στους κατόχους άδειας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, των οποίων οι μονάδες παραγωγής συνδέονται στο Σύστημα. Σε πρώτη φάση το 49% του μετοχικού κεφαλαίου κατέχει η Δ.Ε.Η., ποσοστό το οποίο θα μειώνεται σιγά 11

13 καθώς οι μετοχές της εταιρείας θα διατίθενται στους ιδιώτες παραγωγούς. Οι κάτοχοι άδειας θα αποκτούν μετοχές κατά αναλογία της παραγωγικής τους δυναμικότητας σε σχέση με τη συνολική παραγωγική δυναμικότητα που είναι συνδεδεμένη εκείνη τη χρονική στιγμή στο Δίκτυο. Ο Διαχειριστής υποχρεούται να πληρώνει οικονομικό αντάλλαγμα για τη χρήση του Συστήματος Μεταφοράς Ηλεκτρική Ενέργειας, αποκλειστικός ιδιοκτήτης του οποίου παραμένει η Δ.Ε.Η. και η οποία θα πρέπει να αποζημιωθεί για τις υπηρεσίες της. Σύμφωνα με το καταστατικό της, σκοπός της Εταιρίας είναι η λειτουργία, η εκμετάλλευση, η συντήρηση και η ανάπτυξη του Συστήματος Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας σε ολόκληρη τη χώρα, καθώς και των διασυνδέσεων του με άλλα δίκτυα, έτσι ώστε να διασφαλίζεται ο εφοδιασμός της χώρας με ηλεκτρική ενέργεια, κατά τρόπο επαρκή, ασφαλή, οικονομικά αποδοτικό και αξιόπιστο. Η ανάπτυξη του Συστήματος διευκολύνει την ομαλή είσοδο σ αυτό νέων παραγωγών και πελατών, ενώ το κόστος συντήρησης του επιβαρύνει τη Δημόσια Επιχείρηση Ηλεκτρισμού. Ο Διαχειριστής μετρά επίσης την ενέργεια που παράγεται, διακινείται και καταναλώνεται ανά πάσα χρονική στιγμή, κατά τρόπο αξιόπιστο, ακριβή και μη αμφισβητούμενο. Ο Δ.Ε.Σ.Μ.Η.Ε. αναλαμβάνει επίσης τη διαδικασία Κατανομής Φορτίου. Η ηλεκτρική ενέργεια αποτελεί ιδιότυπο κοινωνικό αγαθό, κυρίως λόγω της δυσκολίας που συναντάται στην αποθήκευση της, τουλάχιστον με το υπάρχον τεχνολογικό επίπεδο. Γι αυτό το λόγο, ανά πάσα χρονική στιγμή πρέπει να παράγεται τόση ηλεκτρική ενέργεια όση απαιτείται από το Σύστημα. Ο Διαχειριστής κατανέμει το φορτίο στους διαθέσιμους σταθμούς παραγωγής και καθορίζει ποια μονάδα θα παράγει και πόσο, πάντα με γνώμονα τη διατήρηση των απαραίτητων ποιοτικών χαρακτηριστικών του δικτύου, το ελάχιστο κόστος και το σεβασμό των διμερών εμπορικών σχέσεων μεταξύ πελάτη-προμηθευτή. Η διατήρηση της αξιοπιστίας και των ποιοτικών χαρακτηριστικών του Συστήματος, απαιτούν την ύπαρξη ειδικών επικουρικών υπηρεσιών, τις οποίες ο Διαχειριστής αγοράζει με διαφανείς διαδικασίες από τους παραγωγούς ηλεκτρικής ενέργειας. Μία σημαντική ευθύνη που βαραίνει το Διαχειριστή είναι η εκκαθάριση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Ο παραπάνω όρος αναφέρεται στη διαδικασία υπολογισμού των οφειλών και των αποζημιώσεων μεταξύ των συμμετεχόντων στην ελληνική αγορά ενέργειας. Ο Διαχειριστής δεν έχει τη δυνατότητα να παρεμβαίνει στα διμερή εμπορικά συμβόλαια που υπογράφονται μεταξύ καταναλωτών και προμηθευτών-παραγωγών. Στην περίπτωση όμως που κάποιος παραγωγός αδυνατεί να εκπληρώσει τις υποχρεώσεις του για παροχή ηλεκτρικής ενέργειας, ο Διαχειριστής επεμβαίνει και καθορίζει το ποσό που ο ελλειμματικός παραγωγός θα πρέπει να πληρώσει σε κάποιον άλλο πλεονασματικό παραγωγό, έτσι ώστε να καλυφθεί η παραπάνω απόκλιση στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η διαδικασία αυτή γίνεται με τρόπο που να ενθαρρύνει την οικονομική λειτουργία του συστήματος. 12

14 Τέλος, ο Διαχειριστής του Συστήματος Μεταφοράς καταρτίζει και δημοσιεύει τουλάχιστον κάθε δύο έτη τακτικές προβλέψεις όσον αφορά το δυναμικό παραγωγής και μεταφοράς που ενδέχεται να συνδεθεί με το Σύστημα, τις ανάγκες διασύνδεσεις με άλλα δίκτυα, τις δυνατότητες μεταφοράς και τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας. Οι προβλέψεις αυτές καλύπτουν την επόμενη πενταετία. [3][5][6] Δημόσια Επιχείρηση Ηλεκτρισμού (Δ.Ε.Η.) Από την η Δ.Ε.Η. λειτουργεί σαν ανώνυμη εταιρεία, ενώ από τις έχει εισαχθεί στα χρηματηστήρια Αξιών Αθηνών και Λονδίνου. Στο σύγχρονο περιβάλλον της απελευθερωμένης αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας, η Δημόσια Επιχείρηση Ηλεκτρισμού είναι μία πλήρως καθετοποιημένη επιχείρηση με διάφορους τομείς δραστηριότητας (Ορυχείων, Παραγωγής, Μεταφοράς,Εμπορίας και Διανομής). Η Δ.Ε.Η. κατέχει περίπου το 89% της εγκατεστημένης ηλεκτρικής ισχύος στην Ελλάδα, η οποία προέρχεται από λιγνιτικές, υδροηλεκτρικές, πετρελαϊκές μονάδες, μονάδες φυσικού αερίου καθώς και από αιολικά και ηλιακά πάρκα. Επίσης, αποτελεί τον αποκλειστικό ιδιοκτήτη του Συστήματος Μεταφοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας καθώς και του Δικτύου Διανομής. Σύμφωνα με το καταστικό της, σκοπός της Δημόσιας Επιχείρησης Ηλεκτρισμού είναι: Η εμπορική και βιομηχανική δραστηριοποίηση στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας, στην Ελλάδα και στο εξωτερικό. Στη δραστηριότητα αυτή συμπεριλαμβάνονται η κατασκευή, η εκμετάλλευση και η συντήρηση εργοστασίων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας όπως και δικτύων μεταφοράς και διανομής, η προμήθεια και η πώληση ηλεκτρικής ισχύος και η εξόρυξη,η παραγωγή και η προμήθεια ενεργειακών πρώτων υλών. Η εμπορική και βιομηχανική δραστηριοποίηση στον τομέα των τηλεπικοινωνιών, η παροχή υπηρεσιών οργάνωσης και πληροφορικής προς τρίτες επιχειρήσεις, καθώς και η εκμετάλλευση των περιουσιακών στοιχείων που βρίσκονται στην κατοχή της επιχείρησης. Η ίδρυση εταιρειών, η συμμετοχή σε κοινοπραξίες καθώς και η απόκτηση μετοχών άλλων εταιρειών, των οποίων η δραστηριότητα συνδέεται άμεσα ή έμμεσα με τους σκοπούς της εταιρείας. 13

15 Η Δ.Ε.Η. είναι επίσης ο Διαχειριστής του δικτύου μεταφοράς και διανομής στα μικρά μη διασυνδεδεμένα νησιά. Υποχρεούται να απορροφά την ενέργεια η οποία παράγεται από ανανεώσιμες πηγές καθώς επίσης και το πλεόνασμα της ενέργειας που παράγουν οι μικροί αυτοπαραγωγοί, στην περίπτωση που αυτό προέρχεται από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας ή από συμπαραγωγή. Τέλος, η Δημόσια Επιχείρηση Ηλεκτρισμού αποτελεί τον αποκλειστικό προμηθευτή ηλεκτρικής ενέργειας των μη επιλεγόντων πελατών, δηλαδή όσων καταναλωτών είναι συνδεδεμένοι στη χαμηλη τάση. [3][5][6] 1.6 Δυνατότητα παραγωγής και προμήθειας ηλεκτρικής ενέργειας Η κατασκευή μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας επιτρέπεται σε όσους έχουν αποκτήσει τη σχετική άδεια παραγωγής ή έχουν νομίμως εξαιρεθεί από τη διαδικασία αδειοδότησης. Η αποδοχή της αίτησης για χορήγηση άδειας παραγωγής γίνεται από τον Υπουργό Ανάπτυξης, ο οποίος λαμβάνει τις αποφάσεις του ύστερα απο γνωμοδότηση της Ρυθμιστικής Αρχής Ενέργειας και σύμφωνα πάντα με τους προβλεπόμενους από το νόμο 2773/99 όρους και προυποθέσεις. Η διαδικασία αδειοδότησης γίνεται με αντικειμενικά και διαφανή κριτήρια. Σε περίπτωση που αυξηθεί το δυναμικό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μίας επιχείρησης, είναι δυνατή η επέκταση της άδειας, εφόσον υπάρχει αλλαγή και στα υπόλοιπα στοιχεία της. Από τη λήψη αδείας παραγωγής εξαιρούνται: Σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής ισχύος μέχρι 20 kw. Εφεδρικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής ισχύος μέχρι 150 kw και εφεδρικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής ισχύος μέχρι 400 kw, εφόσον οι τελευταίοι εγκαθίστανται σε βιομηχανίες και βιοτεχνίες. Σταθμοί ισχύος μέχρι 2 MW που εγκαθίστανται από ερευνητικούς ή εκπαιδευτικούς φορείς με σκοπό αποκλειστικά πειραματικό και εκπαιδευτικό. Σταθμοί που εγκαθίστανται από το Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας για λόγους πιστοποίησης ή μετρήσεων. Η προμήθεια ηλεκτρικής ενέργειας επιτρέπεται σε όσους διαθέτουν άδεια προμήθειας ή έχουν νομίμως εξαιρεθεί από αυτή. Όπως και στην περίπτωση των αντίστοιχων αδειών για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, αρμόδιος για την αποδοχή ή την απόρριψη της αίτησης απόκτησης της συγκεκριμένης άδειας είναι ο Υπουργός Ανάπτυξης, ο οποίος αποφαίνεται αφού λάβει υπόψιν του τη σχετική γνωμοδότηση της Ρ.Α.Ε.. Ο Κανονισμός Αδειών καθορίζει τις προϋποθέσεις που πρέπει να πληρούν οι προμηθευτές, έτσι ώστε να μπορέσουν να αποκτήσουν την άδεια προμήθειας. [3] 14

16 1.7 Αγορά Ηλεκτρικής Ενέργειας Η λειτουργία της σύγχρονης ελληνικής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να περιγραφεί συνοπτικά με το παρακάτω διάγραμμα. ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ ΠΡΟΜΗΘΕΥΤΗΣ ΑΓΟΡΑ ΕΞΑΣΦΑΛΙΣΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΧΟΝΔΡΕΜΠΟΡΙΚΗ ΑΓΟΡΑ ΛΙΑΝΙΚΗ ΑΓΟΡΑ Ρ.Α.Ε. Δ.Ε.Σ.Μ.Η.Ε. ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΗΣ Γράφημα 1.1 Λειτουργία της σύγχρονης ελληνικής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας Σύμφωνα με το νέο κώδικα, ιδρύονται οι εξής δύο αγορές ηλεκτρικής ενέργειας: Η χονδρεμπορική αγορά του Ημερήσιου Ενεργειακού Προγραμματισμού (Η.Ε.Π.). Η αγορά μακροχρόνιας επάρκειας ισχύος ή αγορά εξασφάλισης ισχύος Χονδρεμπορική Αγορά Ενέργειας Ο Ημερήσιος Ενεργειακός Προγραμματισμός συνιστά τη χονδρεμπορική αγορά ενέργειας. Στόχος του Η.Ε.Π. είναι ο βέλτιστος προγραμματισμός της λειτουργίας των θερμικών και υδροηλεκτρικών μονάδων του Ελληνικού Συστήματος, των μονάδων που παράγουν ενέργεια από Ανανεώσιμες Πηγές και της ενέργειας που εισάγεται από τα ξένα δίκτυα, έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθεί η συνολική δαπάνη που απαιτείται για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών της χώρας. Αρμόδιος για την κατάστρωση του Η.Ε.Π. είναι ο Διαχειριστής του Ελληνικού Συστήματος Μεταφοράς (Δ.Ε.Σ.Μ.Η.Ε.). Ο Η.Ε.Π. περιλαμβάνει τις εξής 3 αγορές: Αγορά Ενέργειας: Καλύπτονται οι ποσοτικές ανάγκες των καταναλωτών σε ηλεκτρική ενέργεια για κάθε Ημέρα Κατανομής. Πιο συγκεκριμένα, στην αγορά αυτή: 15

17 o Προσφέρουν ηλεκτρική ενέργεια οι εγχώριοι παραγωγοί και οι εισαγωγείς και αμοίβονται για τις υπηρεσίες τους. o Αγοράζουν ηλεκτρική ενέργεια οι προμηθευτές, οι επιλέγοντες πελάτες και οι εξαγωγείς. Αγορά εφεδρειών ενέργειας: Στην αγορά αυτή καλύπτονται οι ανάγκες των καταναλωτών για διασφάλιση της ποιότητας και αξιοπιστίας της τροφοδοσίας τους. Η ενέργεια που εμπορεύεται σε αυτή την αγορά χρησιμοποιείται για τη διατήρηση της τάσης και της συχνότητας του παραγώμενου ηλεκτρικού ρεύματος σε σταθερές τιμές και εντός ορίων. Πιο συγκεκριμένα στην αγορά αυτή: o Προσφέρουν Επικουρικές Υπηρεσίες και αμοίβονται για αυτές οι εγχώριοι παραγωγοί, οι οποίοι κατέχουν θερμικές και υδροηλεκτρικές μονάδες. o Χρεώνονται οι προμηθευτές, οι επιλέγοντες πελάτες και οι εξαγωγείς για τις επικουρικές υπηρεσίες που αντιστοιχούν στη ποσότητα ενέργειας που προμηθεύονται από την αγορά ενέργειας. Μηχανισμός αγοράς για τη χωροθέτηση της παραγωγής κοντά στα κέντρα κατανάλωσης: Με το μηχανισμό αυτό γίνεται προσπάθεια οι νέες μονάδες παραγωγής να βρίσκονται όσο το δυνατόν εγγύτερα στα κέντρα κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Μ αυτόν τον τρόπο, προβλέπεται αυξημένη συμμετοχή στην ετήσια χρέωση χρήσεως συστήματος των παραγωγών του βορρά καθώς και αυξημένη αμοιβή παραγωγών στο νότο, κατά τις λίγες ώρες που παρατηρείται συνωστισμός στη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας από το βορρά στο νότο. [6][7] Με την επίλυση του ΗΕΠ, ο Διαχειριστής προσδιορίζει τον τρόπο λειτουργίας των μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας που είναι συνδεδεμένες στο Σύστημα, για κάθε Περίοδο Κατανομής της επόμενης Ημέρας Κατανομής, με απώτερο σκοπό τη μεγιστοποίηση του κοινωνικού οφέλους που προκύπτει από την ικανοποίηση του ενεργειακού ισοζυγίου και των αναγκών βραχυχρόνιων εφεδρειών. Η διαδικασία επίλυσης του Ημερήσιου Ενεργειακού Προγραμματισμού περιλαμβάνει μια σειρά από στάδια, για τη διεκπεραίωση των οποίων ο Διαχειριστής του Συστήματος λαμβάνει υπόψην του ένα σύνολο στοιχείων και πληροφοριών. Αρχικά, ο Διαχειριστής ανακοινώνει την πρόβλεψη φορτίου του Συστήματος για την Ημέρα Κατανομής που μελετάται. Η πρόβλεψη αυτή αναφέρεται ξεχωριστά σε κάθε Περίοδο Κατανομής της συγκεκριμένης ημέρας και τα στοιχεία τα οποία ο Διαχειριστής λαμβάνει υπόψην του συνοψίζονται στα εξής: Ιστορικά στοιχεία ζήτησης και στατιστικά στοιχεία που προκύπτουν από τη μελέτη και την επεξεργασία αυτών. Προγνώσεις καιρικών συνθηκών (θερμοκρασία, νεφώσεις, βροχοπτώσεις, υγρασία και άνεμοι) και ιστορικά στοιχεία ανάλογων καιρικών συνθηκών. 16

18 Σημαντικά Περιστατικά του Συστήματος, τα οποία ο Διαχειριστής γνωρίζει εκ των πρωτέρων ότι θα λάβουν χώρα κατά τη διάρκεια της Ημέρας Κατανομής που μελετάται. Προσχεδιασμένη από τους Εκπροσώπους του Φορτίου ή/και από το Διαχειριστή του Δικτύου περικοπή του φορτίου, η οποία αναμένεται να οδηγήσει σε μείωση φορτίου που υπερβαίνει τα 10 MW σε ορισμένο σημείο σύνδεσης στο Σύστημα. Προσχεδιασμένοι από το Διαχειριστή Δικτύου χειρισμοί του Δικτύου, οι οποίοι αναμένεται να προκαλέσουν μείωση Φορτίου που υπερβαίνει τα 10 MW σε ορισμένο σημείο σύνδεσης του Δικτύου στο Σύστημα. Διάφορα άλλα στοιχεία τα οποία συλλέγονται ή γνωστοποιούνται στο Διαχειριστή πριν να ξεκινήσει η διαδικασία επίλυσης του Ημερήσιου Ενεργειακού Προγραμματισμού. Επόμενο στάδιο στη διαδικασία επίλυσης του ΗΕΠ είναι η υποβολή Προσφορών Έγχυσης από τους παραγωγούς και τους εισαγωγείς, οι οποίες αναφέρονται στην ποσότητα ενέργειας που προβλέπει ότι θα έχει τη δυνατότητα να προσφέρει στο Σύστημα κάθε ένας από τους παραπάνω συντελεστές κατά τη διάρκεια της Ημέρας Κατανομής που μελετάται. Οι Προσφορές εκφράζονται σε δέκα το πολύ βαθμίδες από ζεύγη ποσότητας ενέργειας και τιμής. Οι τιμές ενέργειας στις διαδοχικές βαθμίδες είναι μονότονα μη φθίνουσες. Επιπλέον, οι Προσφορές που υποβάλλονται για Μονάδες που παράγουν ενέργεια από Ανανεώσιμες Πηγές και για τις υποχρεωτικές λειτουργίες των Υδροηλεκτρικών Σταθμών είναι μη τιμολογούμενες. Για την ορθή λειτουργία της απελευθερωμένης αγοράς ενέργειας και τη διασφάλιση της ενεργειακής κάλυψης προβλέπονται τα εξής: Οι Προσφορές Έγχυσης υποβάλλονται χωριστά για κάθε Μονάδα Παραγωγής. Ο κάθε Παραγωγός υποχρεούται να υποβάλλει Προσφορά για το σύνολο της καθαρής ισχύος της Μονάδας του. Η τιμή του κάθε βήματος πρέπει υποχρεωτικά να είναι μεγαλύτερη από το ελάχιστο μεταβλητό κόστος του, με εξαίρεση το πρώτο βήμα, που δεν είναι δυνατόν να υπερβαίνει το 30% της συνολικής προσφοράς. Η τιμή ενέργειας κάθε βήματος θα πρέπει να είναι υποχρεωτικά μικρότερη της Διοικητικά Oριζόμενης Μέγιστης Tιμής Επιπλέον, οι παραγωγοί πρέπει να υποβάλλουν δήλωση με τα τεχνικά χαρακτηριστικά των μονάδων τους, κάποια από τα οποία είναι τα ακόλουθα: Η μέγιστη και η ελάχιστη ικανότητα παραγωγής, σε MW. Οι χρόνοι συγχρονισμού και αποσυγχρονισμού της κάθε μονάδας. 17

19 Οι ρυθμοί ανόδου, καθόδου, φόρτισης και μείωσης για έξοδο. Η ικανότητα της μονάδας για επανεκκίνηση μετά από γενική διακοπή. Η ικανότητα λειτουργικής εφεδρείας. Η ικανότητα παροχής εφεδρείας όταν η μονάδα βρίσκεται εκτός φορτίου. Τα στοιχεία της κάθε δήλωσης θα πρέπει να συμβαδίζουν με τις καταχωρημένες πληροφορίες που έχει στη διάθεση του ο Διαχειριστής για την κάθε μονάδα ξεχωριστά. Στην περίπτωση που τα στοιχεία διαφέρουν, η συγκεκριμένη δήλωση δε λαμβάνεται υπόψην. Στη συνέχεια, οι Εκπρόσωποι Φορτίου, δηλαδή οι Προμηθευτές και οι Αυτοπρομηθευόμενοι Πελάτες, υποβάλλουν Δηλώσεις Φορτίου για την απορρόφηση της ηλεκτρικής ενέργειας ή για την εξαγωγή της. Οι δηλώσεις αυτές πρακτικά υποδηλώνουν την ισχύ που απαιτείται από το Σύστημα τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Επειδή η υποβολή Δηλώσεως Φορτίου επιφέρει χρηματικές υποχρεώσεις, ο κάθε συμμετέχοντας στην αγορά ηλεκτρικής ενέργειας θα πρέπει να έχει και τις κατάλληλες τραπεζικές βεβαιώσεις, που να πιστοποιούν ότι έχει τη δυνατότητα να ανταπεξέλθει στις οικονομικές του υποχρεώσεις προς τη Διαχείριση. Η χρέωση τη ηλεκτρική ενέργειας γίνεται βάση της Οριακής Τιμής του Συστήματος, ο υπολογισμός της οποίας αποτελεί και το τελευταίο στάδιο του Ημερήσιου Ενεργειακού Προγραμματισμού. Ο Διαχειριστής του Συστήματος, αφού συγκεντρώσει όλες τις απαραίτητες πληροφορίες και τις προσφορές έγχυσης των παραγωγών, αθροίζει την ισχύ που μπορεί να παρέχει η κάθε μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, αρχίζοντας από αυτή με τη χαμηλότερη προσφορά. Ακολούθως, προστίθεται η μονάδα με την αμέσως μεγαλύτερη προσφορά και η διαδικασία συνεχίζεται εώς ότου καλυφθεί το προβλεπόμενο φορτίο. Η παραγωγή που προέρχεται από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας και η υποχρεωτική παραγωγή των Υδροηλεκτρικών Σταθμών εισάγονται πάντα πρώτες στη διάταξη, διότι ο Δ.Ε.Σ.Μ.Η.Ε. απαιτεί την υποχρεωτική απορρόφηση αυτής της ενέργειας, ανεξάρτητα από την τιμή στην οποία προσφέρεται. Η τιμή της τελευταίας μονάδας που εντάσσεται στο Σύστημα, πριν το κλείσιμο της διαδικασίας, ονομάζεται Οριακή Τιμή Συστήματος. Βάση αυτής της τιμής γίνονται όλες οι εκκαθαρίσεις των λογαριασμών. Ένα τυπικό διάγραμμα που περιγράφει τη διαδικασία του Ημερήσιου Ενεργειακού Προγραμματισμού είναι το εξής: 18

20 Γράφημα 1.2 Υπολογισμός της Οριακής Τιμής Συστήματος Όλοι οι Παραγωγοί, οι οποίοι συμμετέχουν τελικά στην αγορά ενέργειας, πληρώνονται με την ίδια τιμή, η οποία είναι η ΟΤΣ, ανεξάρτητα από την ποσότητα ενέργειας που παρέχουν. Το κέρδος που προσκομίζουν από τη διαδικασία του ΗΕΠ ισούται με τη διαφορά της ΟΤΣ από την προσφορά έγχυσης που κατέθεσαν στο Δ.Ε.Σ.Μ.Η.Ε., στην αρχή της διαδικασίας. Όσοι προσέφεραν υψηλότερη τιμή από αυτήν της ΟΤΣ μένουν εκτός αγοράς και δεν παράγουν ηλεκτρική ενέργεια για το συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Οι Προμηθευτές αγοράζουν ενέργεια από το Διαχειριστή, το κόστος της οποίας προκύπτει από την τιμή κλεισίματος της διαδικασίας του Ημερήσιου Ενεργειακού Προγραμματισμού, με μια προσαύξηση εξαιτίας των εξόδων μεταφοράς. Στη συνέχεια εισπράττουν από τους καταναλωτές το ήδη συμφωνημένο ποσό για την παροχή υπηρεσιών. Η εδραίωση της εμπιστοσύνης μεταξύ των συμμετεχόντων στην αγορά ηλεκτρικής ενέργειας αναφορικά με τον τρόπο υπολογισμού της Οριακής Τιμής Συστήματος αποτελεί σημαντική παράμετρο για την ανάπτυξη των νέων απελευθερωμένων αγορών. Η εμπιστοσύνη μπορεί να επιτευχθεί μόνο μέσω της πλήρους διαφάνειας των κανόνων που διέπουν την παραπάνω διαδικασία υπολογισμού της ΟΤΣ. [1][3] Αγορά Μακροχρόνιας Επάρκειας Ισχύος Η ανάγκη για την ύπαρξη και μίας δευτερογενούς αγοράς ισχύος, πέρα από τη χονδρεμπορική, δικαιολογείται από τους εξής παράγοντες: 19

21 Η ηλεκτρική ενέργεια, ως προϊόν που παράγεται αλλά και ως υπηρεσία που χρησιμοποιείται, αποτελεί ουσιαστικά ένα σύνολο προϊόντων, η παροχή των οποίων εμπεριέχει διαφορετικά κόστη για τον κάθε παραγωγό και διαφορετική αξία για τον κάθε καταναλωτή. Η διάκριση αυτή δε μπορεί να φανεί στη χονδρεμπορική αγορά, αγορά στην οποία η τιμή της ενέργειας είναι σταθερή και ίση με την Οριακή Τιμή Συστήματος παντού. Για το λόγο αυτό είναι αναγκαία η ύπαρξη μιας δευτερεύουσας αγοράς η οποία θα επιτρέπει τον αποτελεσματικότερο προγραμματισμό των συμμετεχόντων και τη μακροχρόνια εξασφάλιση τους, ως προς την ποιότητα και τη μακροχρόνια τιμή του προϊόντος. Σημαντικό ρόλο στη δημιουργία της δευτερεύουσας αγοράς παίζουν και οι ιδιαίτερες εγχώριες συνθήκες που παρατηρούνται στην ελληνική αγορά ηλεκτρικής ενέργειας. Η ύπαρξη φθηνών και αποδοτικών λιγνιτικών μονάδων παραγωγής καθώς και η αυξημένη χρησιμοποίηση του φυσικού αερίου ως καύσιμο, απαιτούν τη δημιουργία χωριστής αγοράς ισχύος, στην οποία θα αμείβεται η αξιοπιστία της κάθε μονάδας. Στη μακροχρόνια αγορά ισχύος, κάθε Προμηθευτής, Αυτοπρομηθευόμενος Πελάτης ή Εξαγωγέας υποχρεούται να εξασφαλίζει Συμβάσεις Διαθεσιμότητας Ισχύος με του Παραγωγούς, ικανές να ικανοποιούν τα φορτία των πελατών τους επαυξημένα κατά ένα ποσό εφεδρείας. Οι Παραγωγοί, για να μπορέσουν να συνάψουν τις ανωτέρω συμβάσεις, πρέπει να μπορούν να αποδείξουν ότι διαθέτουν την απαραίτητη εγκατεστημένη ισχύ. Τα απαραίτητα πιστοποιητικά ονομάζονται Αποδεικτικά Διαθεσιμότητας Ισχύος. Προκειμένου να επιτευχθούν οι βασικοί στρατηγικοί στόχοι της ενεργειακής πολιτικής, κρίνεται απαραίτητος ο αποτελεσματικός συνδυασμός τόσο μακροχρόνιων αποφάσεων για την εγκατάσταση και τη διαθεσιμότητα ισχύος όσο και βραχύχρονιων αποφάσεων για την ορθή κατανομή των πόρων, όπως αυτή συμβαίνει μέσω του Ημερήσιου Ενεργειακού Προγαμματισμού. [7] 20

22 1.8 Επικουρικές Υπηρεσίες Γενικά Για την ευσταθή και αξιόπιστη λειτουργία του Συστήματος απαιτούνται βοηθητικές υπηρεσίες, οι οποίες παρέχονται από ορισμένες μονάδες παραγωγής. Οι συγκεκριμένες μονάδες συνάπτουν συμβόλαια με το Διαχειριστή για την παροχή επικουρικών υπηρεσιών. Οι τιμές των συγκεκριμένων υπηρεσιών καθορίζονται είτε από τη Ρ.Α.Ε., είτε προκύπτουν με μειοδοτικό διαγωνισμό μεταξύ των παραγωγών. Στην περίπτωση που ο Διαχειριστής δώσει εντολή κατανομής σε μία μονάδα, η οποία δεν είχε ενταχθεί αρχικώς στο πλαίσιο της οικονομικής κατανομής φορτίου, έτσι ώστε να διασφαλίσει την εύρυθμη λειτουργία του Συστήματος, η συγκεκριμένη μονάδα θα αποζημιωθεί από το Δ.Ε.Σ.Μ.Η.Ε. για αυτήν της τη προσφορά σε επικουρικές υπηρεσίες Διαθεσιμότητα, Ετοιμότητα και Παροχή Επικουρικών Υπηρεσιών ή Εφεδρείας Ενέργειας Ο Κώδικας Διαχείρισης του Συστήματος και Συναλλαγών Ηλεκτρικής Ενέργειας ορίζει: Ως Διαθεσιμότητα Παροχής Επικουρικών Υπηρεσιών ή Εφεδρείας Ενέργειας από Μονάδα, τη τεχνική δυνατότητα που έχει η Μονάδα, σύμφωνα με τα Κατωχηρωμένα Χαρακτηριστικά της, να μπορεί να παραμείνει σε κατάσταση Ετοιμότητας προς Παροχή ή για Παροχή Επικουρικών Υπηρεσιών ή Εφεδρείας Ενέργειας κατόπιν Εντολής Κατανομής. Ως Ετοιμότητα Παροχής Επικουρικών Υπηρεσιών ή Εφεδρείας Ενέργειας από Μονάδα, τη τεχνική δυνατότητα που έχει η Μονάδα, σε πραγματικό χρόνο, να μπορεί να παραμείνει σε κατάσταση αναμονής για την Παροχή Επικουρικών Υπηρεσιών ή Εφεδρείας Ενέργειας κατόπιν Εντολής Κατανομής. [10] Κατηγορίες Επικουρικών Υπηρεσιών Οι επικουρικές υπηρεσίες διακρίνονται σε: Πρωτεύουσα Ρύθμιση και Εφεδρεία, Δευτερεύουσα Ρύθμιση και Εύρος, Τριτεύουσα Ρύθμιση και Στρεφόμενη Εφεδρεία, Τριτεύουσα Μη Στρεφόμενη Εφεδρεία, Στατή Εφεδρεία, 21

23 Ρύθμιση Τάσης, Επανεκκίνηση του Συστήματος. Οι Επικουρικές Υπηρεσίες της Πρωτεύουσας, Δευτερεύουσας και Τριτεύουσας Ρύθμισης ανάφερονται συνοπτικά και ως Επικουρικές Υπηρεσίες Ρύθμισης Συχνότητας και Ενεργού Ισχύος. Στη συνέχεια ακολουθεί μία σύντομη περιγραφή των ανωτέρω υπηρεσιών. [10] Ρύθμιση συχνότητας Η ρύθμιση της συχνότητας διακρίνεται σε: Πρωτεύουσα ρύθμιση συχνότητας Δευτερεύουσα ρύθμιση συχνότητας Τριτεύουσα ρύθμιση συχνότητας Ένα τυπικό διάγραμμα που χρησιμοποιείται για την περιγραφή της ρύθμισης συχνότητας σε περίπτωση εμφάνισης σφάλματος στο Δίκτυο είναι το εξής: Γράφημα 1.3 Ρύθμιση συχνότητας Πρωτεύουσα ρύθμιση συχνότητας Ως Πρωτεύουσα Ρύθμιση Συχνότητας ορίζεται η αυτόματη διορθωτική αντίδραση που λαμβάνει χώρα εντός 30 δευτερολέπτων μετά την εκδήλωση κάποιας μεταβολής στη συχνότητα. Υπεύθυνη γι αυτή την αυτόματη διορθωτική αντίδραση μπορεί να είναι είτε μία μεταβολή του φορτίου των κινητήρων λόγω της μεταβολής της συχνότητας είτε η αυτόματη ρύθμιση της Ενεργού Ισχύος εξόδου των μονάδων η 22

24 οποία οφείλεται στο στατισμό του ρυθμιστή φορτίου. Στατισμός μίας Μονάδας Παραγωγής ονομάζεται το φυσικό εκείνο μέγεθος το οποίο εκφράζει την % μείωση της συχνότητας για 100 % αύξηση του φορτίου της Μονάδας. Η ανωτέρω ρύθμιση είναι πιθανό να μην επαναφέρει της συχνότητα στο επίπεδο της συχνότητας αναφοράς καθώς μετά το πέρας της διορθωτικής διαδικασίας εισέρχεται στο Σύστημα ένα μόνιμο σφάλμα συχνότητας. Εφεδρεία Πρωτεύουσας Ρύθμισης ονομάζεται η μεταβολή της παραγόμενης Ενεργού Ισχύος μίας Μονάδας, προκειμένου να λαμβάνει χώρα η Πρωτεύουσα Ρύθμιση Συστήματος, για απόκλιση της συχνότητας από τη συχνότητα αναφοράς ίση με. Η μεταβολή της Ενεργού Ισχύος πραγματοποιείται μετά από εμφάνιση σφάλματος στο Σύστημα και οφείλεται στην αυτόματη αντίδραση του ρυθμιστή στροφών της μονάδας. Δευτερεύουσα Ρύθμιση Συχνότητας Ως Δευτερεύουσα Ρύθμιση Συχνότητας ορίζεται η αντίδραση εκείνη του Συστήματος, η οποία είναι το αποτέλεσμα συνδυασμού χειροκίνητων και αυτόματων ενεργειών και λαμβάνει χώρα σε χρονικό διάστημα μεταξύ 10 δευτερολέπτων και 15 λεπτών από τη στιγμή που θα διαπιστωθεί μεταβολή στη συχνότητα του δικτύου. Η ρύθμιση αυτή, η οποία είναι αποτέλεσμα της Αυτόματης Ρύθμισης Παραγωγής, προσφέρει τη δυνατότητα αυξομείωσης της παραγωγής Ενεργού Ισχύος των Μονάδων Παραγωγής μέσω τηλεχειρισμού. Εφεδρεία Δευτερεύουσας Ρύθμισης ονομάζεται το περιθώριο που έχει μία Μονάδα Παραγωγής για να μεταβάλλει την παραγόμενη Ενεργό Ισχύ της, έτσι ώστε να λαμβάνει χώρα η Δευτερεύουσα Ρύθμιση Συχνότητας. Η μεταβολή αυτή πραγματοποιείται μέσω τηλερύθμισης από την κεντρική λειτουργία Αυτόματης Ρύθμισης Παραγωγής. Το παραπάνω περιθώριο πρέπει να είναι πλήρως διαθέσιμο εντός 15 λεπτών από την ενεργοποίηση της Δευτερεύουσας Ρύθμισης Συστήματος. Το διάστημα μεταξύ ελαχίστου και μεγίστου επιπέδου Ενεργού Ισχύος της Μονάδας που μπορεί να καθοριστεί μέσω της τηλερύθμισης, ονομάζεται Εύρος Δευτερεύουσας Ρύθμισης. Τριτεύουσα Ρύθμιση Συχνότητας Ως Τριτεύουσα Ρύθμιση Συχνότητας ορίζεται η ρύθμιση η οποία λαμβάνει χώρα περιοδικά, με περίοδο ολίγων λεπτών, αμέσως μετά την έμφανιση σφάλματος στο Σύστημα, το οποίο έχει ως αποτέλεσμα τη μεταβολή της συχνότητας του Δικτύου. Την περίοδο της τριτεύουσας ρύθμισης την καθορίζει ο Διαχειριστής του Συστήματος. Η ρύθμιση αυτή έχει ως στόχο την αποκατάσταση των δυνατοτήτων της δευτερεύουσας ρύθμισης σε περίπτωση παρατεταμένων ή έντονων μεταβολών της συχνότητας. 23

25 Εφεδρεία Τριτεύουσας Ρύθμισης ονομάζεται το περιθώριο που έχει μία Μονάδα Παραγωγής για να μεταβάλλει τη παραγόμενη Ενεργό Ισχύ της, στο χρονικό διάστημα μεταξύ 90 δευτερολέπτων και 15 λεπτών μετά από σχετική εντολή, έτσι ώστε να λαμβάνει χώρα η Τριτεύουσα Ρύθμιση Συστήματος. Σχεδιαγραμματικά, η ισχύς εξόδου μίας Μονάδας Παραγωγής καθώς και οι δεσμευμένη ισχύ για παροχή πρωτεύουσας, δευτερεύουσας και τριτεύουσας εφεδρείας μπορούν να φανούν στο σχήμα που ακολουθεί. [10] Μέγιστη Ισχύς Εξόδου Τριτεύουσα Ρύθμιση Πρωτεύουσα Ρύθμιση Ισχύς Εξόδου της Μονάδας Ελάχιστη Ισχύς Εξόδου σε λειτουργία κάτω από ΑΕΠ Εύρος Δευτερεύουσας Ρύθμισης Ελάχιστη Ισχύς Εξόδου σε λειτουργία κάτω από ΑΕΠ Ελάχιστη Ισχύς Εξόδου 0 MW Γράφημα 1.4 Ισχύς εξόδου και εφεδρείων, όταν η μονάδα λειτουργεί κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Στατή εφεδρεία Παραγωγής Ως Στατή Εφεδρεία Μονάδας ορίζεται η μέγιστη ποσότητα Ενεργού Ισχύος την οποία μπορεί να διαθέσει στο Σύστημα μία μη συγχρονισμένη Μονάδα, εντός χρονικού διαστήματος από 20 λεπτά εώς 4 ώρες μετά την έκδοση Εντολής Κατανομής συγχρονισμού της Μονάδας. Ο προγραμματισμός παροχής της υπηρεσίας αυτής διενεργείται από το Διαχειριστή του Συστήματος προκειμένου να γίνεται δυνατή η Ρύθμιση Συχνότητας και Ενεργού Ισχύος εν όψει απρόβλεπτων διαταραχών της ισορροπίας του φορτίου του Συστήματος. Η συγκεκριμένη ρύθμιση πραγματοποιείται σε πραγματικό χρόνο κατά τη διάρκεια της Ημέρας Κατανομής. [10] 24

26 Ρύθμιση Τάσης Η Επικουρική Υπηρεσία της Ρύθμισης Τάσης του Συστήματος αποσκοπεί στη διατήρηση της τάσης του συστήματος μέσα στα όρια κανονικής λειτουργίας τα οποία σύμφωνα με τον κώδικα Διαχείρισης του Συστήματος και Συναλλαγών Ηλεκτρικής Ενέργειας είναι τα εξής: 380 kv εώς 420 kv στο σύστημα μεταφοράς 400 kv, kv εώς 162 kv στο σύστημα μεταφοράς 150 kv. Για την επίτευξη του παραπάνω στόχου, το Σύστημα απαιτεί την ύπαρξη επαρκούς ποσότητας στατικής και δυναμικής εφεδρείας Αέργου Ισχύος, ενώ υπεύθυνος για τη ρύθμιση της τάσης είναι ο Διαχειριστής του Συστήματος. Ο έλεγχος της τάσης επιτυγχάνεται με τα εξής μέσα: Με τη χρήση μέσων του Συστήματος, όπως είναι η αλλαγή της σχέσης των τυλιγμάτων των μετασχηματιστών, η χρήση ηλεκτρονικών συστημάτων αντιστάθμισης και η ενεργοποίηση ή η απενεργοποίηση αυτεπαγωγών και πυκνωτών, Με την αλλαγή της θέσης των μεταγωγέων των Μετασχηματιστών των Μονάδων, Με την αξιοποίηση της δυνατότητας που παρέχουν οι Μονάδες για ρύθμιση της παραγωγής Αέργου Ισχύος ή για αυτόματο έλεγχο της τάσης εξόδου. [10] Επανεκκίνηση του Συστήματος Η Επικουρική Υπηρεσία Επανεκκίνησης παρέχεται από προκαθορισμένες Μονάδες Επανεκκίνησης μετά από γενική ή μερική διακοπή της λειτουργίας του Συστήματος. Οι μονάδες αυτές δεν απαιτούν τροφοδότηση από εξωτερική πηγή ισχύος για να επανεκκινήσουν και έχουν τη δυνατότητα να εγχύσουν ενέργεια στο Σύστημα εντός μίας ώρας από τη στιγμή που έλαβε χώρα το σφάλμα ή εντός 15 λεπτών εάν πρόκειται για Υδροηλεκτρικούς Σταθμούς. [10] 25

27 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ 2.1 Σύνολα και Σταθερές Για την πληρέστερη και καλύτερη περιγραφή του προβλήματος ένταξης μονάδων σε ανταγωνιστική αγορά ενέργειας κρίνεται απαραίτητο να οριστούν αρχικά τα σύνολα, οι σταθερές, οι μεταβλητές καθώς επίσης και οι συναρτήσεις που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν στη συνέχεια για την κατάστρωση και την επίλυση του προβλήματος Σύνολα f Σύνολο των διακριτών βημάτων της συνάρτησης οριακού κόστους της μονάδας i, i j Tx T Σύνολο των μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, Σύνολο των υδροηλεκτρικών μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, υποσύνολο του i συνόλου, Σύνολο των δεικτών των ωρών του επαυξημένου χρονικού ορίζοντα προγραμματισμού (124 ώρες), Σύνολο των δεικτών των ωρών του χρονικού ορίζοντα προγραμματισμού (24 ώρες), Σταθερές c(i,f) B(i,f) RC_1(i,tx) RC_2(i,tx) Οριακό κόστος που αντιστοιχεί στο διάστημα f της συνάρτησης οριακού κόστους λειτουργίας της μονάδας i, σε Euro/MWh, Εύρος ισχύος του διακριτού διαστήματος f της συνάρτησης οριακού κόστους της μονάδας i, σε MW, Επιπρόσθετο κόστος της μονάδας i όταν αυτή συνεισφέρει σε πρωτεύουσα εφεδρεία την ώρα t, σε MW, Επιπρόσθετο κόστος της μονάδας i όταν αυτή συνεισφέρει σε δευτερεύουσα εφεδρεία κατά την ώρα t, σε MW, 26

28 RC_3NS(i,tx) RC_3S(i,tx) Type(i) Pmax_AGC(i) Pmin_AGC(i) Psoak(i) RD(i) RD_AGC(i) RU(i) RU_AGC(i) SDC(i) SUC(i) Επιπρόσθετο κόστος της μονάδας i όταν αυτή συνεισφέρει σε τριτεύουσα μη στρεφόμενη εφεδρεία κατα την ώρα t, σε MW, Επιπρόσθετο κόστος της μονάδας i όταν αυτή συνεισφέρει σε τριτεύουσα στρεφόμενη εφεδρεία κατά την ώρα t, σε MW, Τύπος μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ( Μονάδα Βάσης, Μονάδα Κυμαινόμενου Φορτίου, Μονάδα Αιχμής, Υδροηλεκτρική Μονάδα ), Μέγιστη ισχύς εξόδου της μονάδας i όταν αυτή λειτουργεί κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής, σε MW, Ελάχιστη ισχύς εξόδου της μονάδας i όταν αυτή λειτουργεί κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής, σε MW, Ισχύς εξόδου της μονάδας i όταν αυτή λειτουργεί στη φάση παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο (soak) την ώρα t, σε MW, Ρυθμός καθόδου της μονάδας i, σε MW/min, Ρυθμός καθόδου της μονάδας i όταν αυτή δουλεύει κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής, σε MW/min, Ρυθμός ανόδου της μονάδας i, σε MW/min, Ρυθμός ανόδου της μονάδας i όταν αυτή δουλεύει κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής, σε MW/min, Σταθερό κόστος σβέσης της μονάδας i, σε Euro, Σταθερό κόστος εκκίνησης της μονάδας i, σε Euro, Tsyn(i) Χρόνος συγχρονισμού της μονάδας i, σε h, Tsoak(i) Χρόνος που χρειάζεται η μονάδα i για να περάσει από τη φάση του συγχρονισμού στη φάση παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο, σε h, Tdes(i) Χρόνος αποσυγχρονισμού της μονάδας i, σε h, UT(i) Ελάχιστος χρόνος λειτουργίας της μονάδας i, σε h, Pini(i) Ισχύς εξόδου της μονάδας i στην αρχή του χρονικού ορίζοντα προγραμματισμού, σε MW, 27

29 u_ini(i) Tini(i) Pmin(i) Pmax(i) Δυαδική μεταβλητή η οποία ισούται με 1 εάν η μονάδα i είναι σε λειτουργία στην αρχή του χρονικού ορίζοντα προγραμματισμού, Πλήθος ωρών κατά το οποίο η μονάδα i βρισκόταν εντός ή εκτός λειτουργίας στην αρχή του χρονικού ορίζοντα προγραμματισμού, Ελάχιστη καθαρή ισχύς εξόδου της μονάδας i, σε MW, Μέγιστη καθαρή ισχύς εξόδου της μονάδας i, σε MW, IniStat(i) Παράμετρος ένδειξης της αρχικής κατάστασης της μονάδας i. Η μεταβλητή ισούται με 1 εάν η μονάδα i βρίσκεται σε εκκίνηση στην αρχή του χρονικού ορίζοντα προγραμματισμού, με 2 εάν βρίσκεται σε κανονική λειτουργία, με 3 εάν βρίσκεται σε διαδικασία αποσυγχρονισμού και τέλος με 4 εάν η μονάδα βρίσκεται εκτός λειτουργίας, StepDes(i) R1(i) R3NS(i) RR_1up(tx) Αριθμός διακριτών βημάτων της μονάδας i κατά τη διαδικασία αποσυγχρονισμού, Μέγιστη συνεισφορά της μονάδας i σε πρωτεύουσα εφεδρεία, σε MW, Μέγιστη συνεισφορά της μονάδας i σε τριτεύουσα μη στρεφόμενη εφεδρεία, σε MW, Απαίτηση του συστήματος σε πρωτεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία κατά την ώρα t, σε MW, RR_1down(tx) Απαίτηση του Συστήματος σε πρωτεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία κατά την ώρα t, σε MW, RR_2up(tx) Απαίτηση του Συστήματος σε δευτερεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία κατά την ώρα t, σε MW, RR_2down(tx) Απαίτηση του Συστήματος σε πρωτεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία κατά την ώρα t, σε MW, RR_3(tx) D(tx) Απαίτηση του Συστήματος σε τριτεύουσα (στρεφόμενη και μη στρεφόμενη) εφεδρεία κατά την ώρα t, σε MW, Φορτίο του Συστήματος κατά την ώρα t, σε MW, Μεταβλητές b_v(i,f,tx) Μέρος του βήματος f της συνάρτησης οριακού κόστους της μονάδας i την ώρα t, σε MW, 28

30 p(i,tx) p_des(i,tx) p_soak(i,tx) u(i,tx) Ισχύς εξόδου της μονάδας i η οποία έγινε δεκτή από το Διαχειριστή του Συστήματος κατά την ώρα t στην Hμερήσια Aγορά Eνέργειας, σε MW, Ισχύς εξόδου της μονάδας i κατά τη διάρκεια της φάσης αποσυγχρονισμού την ώρα t, σε MW, Ισχύς εξόδου της μονάδας i κατά τη φάση παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο την ώρα t, σε MW, Δυαδική μεταβλητή η οποία ισούται με 1 εάν η μονάδα i βρίσκεται σε λειτουργία την ώρα t, u_syn(i,tx) Δυαδική μεταβλητή η οποία ισούται με 1 εάν η μονάδα i βρίσκεται στη φάση συγχρονισμού την ώρα t, u_soak(i,tx) u_disp(i,tx) u_des(i,tx) u_agc(i,tx) u_3ns(i,tx) y(i,tx) z(i,tx) r_1up(i,tx) r_1down(i,tx) r_2up(i,tx) r_2down(i,tx) Δυαδική μεταβλητή η οποία ισούται με 1 εάν η μονάδα i βρίσκεται στη φάση παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο την ώρα t, Δυαδική μεταβλητή η οποία ισούται με 1 εάν η μονάδα i βρίσκεται στη φάση κατανομής την ώρα t, Δυαδική μεταβλητή η οποία ισούται με 1 εάν η μονάδα i βρίσκεται στη φάση αποσυγχρονισμού την ώρα t, Δυαδική μεταβλητή η οποία ισούται με 1 εάν η μονάδα i παρέχει δευτερεύουσα εφεδρεία την ώρα t (λειτουργία κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής ), Δυαδική μεταβλητή η οποία ισούται με 1 εάν η μονάδα i παρέχει τριτεύουσα μη στρεφόμενη εφεδρεία την ώρα t, Δυαδική μεταβλητή η οποία ισούται με 1 εάν η μονάδα i εκκινεί την ώρα t, Δυαδική μεταβλητή η οποία ισούται με 1 εάν η μονάδα i βγαίνει εκτός λειτουργίας την ώρα t, Συνεισφορά της μονάδας i σε πρωτεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία την ώρα t, Συνεισφορά της μονάδας i σε πρωτεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία την ώρα t, Συνεισφορά της μονάδας i σε δευτερεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία την ώρα t, Συνεισφορά της μονάδας i σε δευτερεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία την ώρα t, 29

31 r_3s(i,tx) r_3ns(i,tx) ae(tx) a1up(tx) a1down(tx) a2up(tx) a2down(tx) a3(tx) Συνεισφορά της μονάδας i σε τριτεύουσα στρεφόμενη εφεδρεία την ώρα t, Συνεισφορά της μονάδας i σε τριτεύουσα μη στρεφόμενη εφεδρεία την ώρα t, Έλλειμα ισχύος την ώρα t, Έλλειμα πρωτεύουσας προς τα πάνω εφεδρείας την ώρα t, Έλλειμα πρωτεύουσας προς τα κάτω εφεδρείας την ώρα t, Έλλειμα δευτερεύουσας προς τα πάνω εφεδρείας την ώρα t, Έλλειμα δευτερεύουσας προς τα κάτω εφεδρείας την ώρα t, Έλλειμα τριτεύουσας ( στρεφόμενης και μη στρεφόμενης ) εφεδρείας την ώρα t. 30

32 Περιγραφή του Προβλήματος 2.2 Αντικείμενη Συνάρτηση: Στο νέο ανταγωνιστικό περιβάλλον παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, ο Διαχειριστής του Συστήματος Μεταφοράς επιφορτίζεται με την κατάστρωση και επίλυση του Ημερήσιου Ενεργειακού Προγραμματισμού επιδιώκοντας την ελαχιστοποίηση του κόστους της παραγώμενης ενέργειας, η οποία εκχέεται στο δίκτυο. Στην παραγώμενη αυτή ηλεκτρική ενέργεια συμπεριλαμβάνεται τόσο η ενέργεια που απαιτείται για την κάλυψη του φορτίου όσο και η ενέργεια που είναι απαραίτητη για την ικανοποίηση των απαιτήσεων των επικουρικών υπηρεσιών για κάθε Περίοδο Κατανομής της Ημέρας Κατανομής. Το συνολικό λειτουργικό κόστος μίας θερμικής μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας περιλαμβάνει το μεταβλητό κόστος (το οποίο εξαρτάται από την ισχύ εξόδου της κάθε μονάδας), το κόστος εκκίνησης, το κόστος σβέσης καθώς επίσης και το επιπρόσθετο κόστος της κάθε μονάδας για τη συνεισφορά σε πρωτεύουσα, δευτερεύουσα και τριτεύουσα εφεδρεία. Έτσι είναι δυνατός ο ορισμός μίας συνάρτησης η οποία να συμπεριλαμβάνει όλα τα παραπάνω και να αναφέρεται στο σύνολο των μονάδων παραγωγής. Η συνάρτηση αυτή μπορεί να εκφραστεί με μαθηματικά σύμβολα ως εξής: Στην παραπάνω εξίσωση ο πρώτος όρος αναπαριστά το μεταβλητό κόστος, το οποίο εξαρτάται από την ισχύ εξόδου της εκάστοτε μονάδας σε κάθε Περίοδο Κατανομής της Ημέρας Κατανομής. Ο δεύτερος όρος εκφράζει το κόστος εκκίνησης της κάθε μονάδας, ενώ ο τρίτος όρος το κόστος σβέσης. Οι δύο αυτές ποσότητες είναι σταθερές και εξαρτώνται καθαρά και μόνο από το πόσες φορές εκκινεί και σβήνει η μονάδα σε μία Ημέρα Κατανομής. Οι επόμενοι τέσσερις όροι αναπαριστούν το επιπρόσθετο κόστος με το οποίο επιφορτίζεται η κάθε μονάδα, όταν αυτή συνεισφέρει σε πρωτεύουσα (προς τα πάνω και προς τα κάτω), δευτερεύουσα (προς τα πάνω και προς τα κάτω) και τριτεύουσα (στρεφόμενη και μη στρεφόμενη) εφεδρεία αντίστοιχα. Αντικειμενικός στόχος του προβλήματος είναι η ελαχιστοποίηση της συνάρτησης (1) λαμβάνοντας υπ όψιν ένα σύνολο περιορισμών, οι οποίοι προσδιορίζουν τους ελαχίστους χρόνους λειτουργίας και 31

33 κράτησης των μονάδων, την ελάχιστη και μέγιστη ισχύ εξόδου, τα κόστη εκκίνησης και λειτουργίας των μονάδων, τις αρχικές συνθήκες κτλ. Τέλος, θα πρέπει να τονιστεί ότι οι τελευταίοι δύο όροι της εξίσωσης (1) ενεργοποιούνται μόνο στην περίπτωση που παρουσιάζεται κάποιο έλλειμμα ισχύος ή εφεδρείας στο Σύστημα. Οι σταθερές και λαμβάνουν πολύ μεγάλες τιμές σε σχέση με το αναμενόμενο κόστος. Μ αυτόν τον τρόπο, οποιοδήποτε έλλειμμα ισχύος έχει ώς αποτέλεσμα την εμφάνιση ενός δυσανάλογα μεγάλου κόστους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, εισάγοντας έτσι ένα έμμεσο μήνυμα σφάλματος κατά την διαδικασία επίλυσης του προβλήματος. Η συγκεκριμένη περίπτωση αναλύεται πιο διεξοδικά στη συνέχεια. 2.3 Γραμμική Έκφραση των Περιορισμών Λειτουργίας των Μονάδων: Ένα τυπικό διάγραμμα που περιγράφει με απλό και κατανοητό τρόπο τις διάφορες φάσεις λειτουργίας μίας μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι το εξής: p it (MW) Off u i =0 On u i =1 P i max Synchro u syn i =1 Soak u soak i =1 Dispatch u disp i =1 Desync u des i =1 P i min P soak z i =1 y i =1 z i =1... t. t 1 t 2... t 3... t 4 t 5 T i t (h) T i off T i syn T i soak T i disp des Στη συνέχεια αναλύονται οι διάφοροι περιορισμοί, οι οποίοι περιγράφουν με μαθηματικό τρόπο τη λειτουργία μίας μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. 32

34 2.3.1 Περιορισμοί της Φάσης Συγχρονισμού Η παραπάνω εξίσωση ορίζει τις ώρες κατά τις οποίες η μονάδα παραγωγής i θα βρίσκεται στη φάση του συγχρονισμού, εάν τέθηκε σε λειτουργία μία τυχαία ώρα t. Την ώρα τ κατά την οποία η μονάδα εκκινεί, η δυαδική μεταβλητή παίρνει τιμή ίση με 1. Αυτομάτως, η μεταβλητή λαμβάνει και αυτή μοναδιαία τιμή για τις ώρες από t εώς και t οπότε και ολοκληρώνεται ο συγχρονισμός της μονάδας στο δίκτυο. Από την ώρα t και μετά, αλλάζει η λειτουργική κατάσταση της μονάδας και εισέρχεται στη φάση παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο (soak) Περιορισμοί της Φάσης Παραμονής σε Ενδιάμεσο Φορτίο Η παραπάνω εξίσωση ορίζει τις ώρες κατά τις οποίες η μονάδα παραγωγής i θα βρίσκεται στη φάση παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο μεταξύ του φορτίου με συγχρονισμό και της τεχνικά ελάχιστης παραγωγής(soak), εάν τέθηκε σε λειτουργία μία τυχαία ώρα t. Η εξίσωση (3) αποτελεί τη λογική συνέχεια της εξίσωσης (2). Εάν η μονάδα i εκκίνησε την ώρα t (οπότε και η μεταβλητή έλαβε την τιμή 1 για εκείνη την ώρα), τότε η δυαδική μεταβλητή θα πάρει τη μοναδιαία τιμή για τις ώρες από εώς και. Η μονάδα i βρίσκεται στη φάση παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο (soak) γι αυτό το χρονικό διάστημα, αφού ο συγχρονισμός της ολοκληρώθηκε την ώρα t σύμφωνα με την εξίσωση (2). Η εξίσωση (4) καθορίζει την ισχύ εξόδου της μονάδας i όταν αυτή βρίσκεται στη φάση παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο μεταξύ του φορτίου με συγχρονισμό και της τεχνικά ελάχιστης παραγωγής (soak). Ενδιαφέρον προκαλεί το γεγονός ότι, σύμφωνα με τον περιορισμό, η συνεχής μεταβλητή δε μεταβάλλεται αλλά παραμένει ίση με τη σταθερή ποσότητα καθ όλη τη διάρκεια της συγκεκριμένης φάσης (φάση κατά την οποία η δυαδική μεταβλητή λαμβάνει τιμή ίση με 1). Η τιμή της ισχύος εξόδου παραμένει ως έχει για το χρονικό διάστημα από t εώς και t, όπου τ είναι η ώρα που τέθηκε η μονάδα σε λειτουργία. Από την ώρα t και μετά, η 33

35 μονάδα i βρίσκεται στη φάση κατανομής (dispatch), οπότε παύει να ισχύει ο περιορισμός (4) και η ισχύς εξόδου της μονάδας μπορεί να μεταβάλλεται ελεύθερα ανάμεσα στο τεχνικό της ελάχιστο και στο τεχνικό της μέγιστο Περιορισμοί της Φάσης Αποσυγχρονισμού Η παραπάνω εξίσωση ορίζει τις ώρες κατά τις οποίες η μονάδα παραγωγής i θα βρίσκεται σε διαδικασία αποσυγχρονισμού, εάν είναι προγραμματισμένη να σβήσει την ώρα t. Την ώρα αυτή η δυαδική μεταβλητή λαμβάνει τιμή ίση με 1. Σύμφωνα με τον περιορισμό (5), η μεταβλητή παίρνει και αυτή τη μοναδιαία τιμή για το χρονικό διάστημα από t εώς t. Κατά το χρονικό αυτό διάστημα η μονάδα i βρίσκεται στη φάση του αποσυγχρονισμού. Την ώρα t η παραπάνω διαδικασία έχει ολοκληρωθεί και η ισχύς εξόδου της μονάδας είναι μηδενική. Η ισχύς εξόδου της μονάδας i η οποία βρίσκεται σε διαδικασία αποσυγχρονισμού, καθορίζεται καθ όλη τη διάρκεια αυτής της φάσης από την εξίσωση (6). Το σημαντικό στοιχείο το οποίο εισάγει ο παραπάνω περιορισμός είναι ότι η ισχύς εξόδου της μονάδας παραγωγής η οποία βρίσκεται σε αποσυγχρονισμό μειώνεται γραμμικά. Ο ρυθμός μείωσης της ισχύος είναι ίσος με για όλα τα βήματα της διαδικασίας σβέσης. Έτσι, η ισχύς εξόδου λαμβάνει συγκεκριμένες διακριτές τιμές. Η χρονική διάρκεια της σβέσης δίνεται, όπως προαναφέρθηκε, από την εξίσωση (5). Για παράδειγμα, εάν η τυχαία μονάδα i, με και, είναι προγραμματισμένη να σβήσει την ώρα, τότε για το χρονικό διάστημα από εώς τ, δηλαδή από εώς, η ισχύς εξόδου παίρνει τιμές: Για : Για : Για : Στο συγκεκριμένο παράδειγμα, εύκολα παρατηρείται η γραμμική μείωση της ισχύος εξόδου. 34

36 2.3.4 Περιορισμοί Ελαχίστου Χρόνου Λειτουργίας και Κράτησης των Μονάδων Η εξίσωση (7) διαβεβαιώνει ότι η μονάδα i θα ικανοποιήσει τον περιορισμό ελαχίστου χρόνου λειτουργίας. Σύμφωνα με τον παραπάνω περιορισμό η μονάδα θα πρέπει υποχρεωτικά να βρίσκεται εντός λειτουργίας την ώρα t εάν η εκκίνηση της πραγματοποιήθηκε σε κάποια από τις προηγούμενες ώρες. Τη συγκεκριμένη ώρα κατά την οποία η μονάδα εκκινεί, η δυαδική μεταβλητή λαμβάνει την τιμή 1 και η εξίσωση (7) παίρνει τη μορφή για τις επόμενες ώρες. Έτσι η μεταβλητή θα έχει υποχρεωτικά μοναδιαία τιμή την τυχαία ώρα t που εξετάζεται εάν και μόνο εάν η μονάδα τέθηκε εντός λειτουργίας σε κάποια από τις προηγούμενες ώρες. Μ αυτόν τον τρόπο ικανοποιείται ο περιορισμός ελαχίστου χρόνου λειτουργίας της μονάδας. Κατ αντιστοιχία με την εξίσωση (7), η ανισότητα (8) διαβεβαιώνει ότι η μονάδα i θα ικανοποιήσει τον περιορισμό ελαχίστου χρόνου κράτησης. Την ώρα κατά την οποία η μονάδα βγαίνει εκτός λειτουργίας, η μεταβλητή λαμβάνει την τιμή 1 και η ανισότητα (8) παίρνει τη μορφή, οπότε, για τις επόμενες ώρες. Έτσι, την τυχαία ώρα t που εξετάζεται, η μονάδα θα πρέπει να βρίσκεται υποχρεωτικά εκτός λειτουργίας εάν η σβέση της πραγματοποιήθηκε σε κάποια από τις προηγούμενες κράτησης της μονάδας. ώρες. Μ αυτόν τον τρόπο ικανοποιείται ο περιορισμός ελαχίστου χρόνου Λογική Κατάσταση της Ένταξης των Μονάδων Η εξίσωση (9) εξασφαλίζει ότι το πολύ μία από τις δυαδικές μεταβλητές που περιγράφουν τις διάφορες φάσεις λειτουργίας μίας μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, και η οποία βρίσκεται εντός λειτουργίας, θα έχει μη μηδενική τιμή σε κάποια ώρα t της Ημέρας Κατανομής. Σε περίπτωση που η τυχαία μονάδα i βρίσκεται εκτός λειτουργίας, η δυαδική μεταβλητή ισούται με μηδεν και έτσι καμία εκ των,, και δε μπορεί να πάρει μη μηδενική τιμή. 35

37 Η εξίσωση υποδηλώνει τη μετάβαση της μονάδας από την κατάσταση λειτουργίας στην κατάσταση εκτός λειτουργίας και αντιστρόφως. Εάν την ώρα t η μονάδα i τίθεται εντός λειτουργίας ( ) τότε θα ισχύει και, αφού την ώρα η μονάδα βρισκόταν εκτός λειτουργίας. Ομοίως στην περίπτωση όπου η μονάδα σβήνει την ώρα t θα ισχύει, και, αφού την ώρα η μονάδα βρισκόταν εντός λειτουργίας. Ο παραπάνω περιορισμός υποδηλώνει ότι είναι αδύνατη η ταυτόχρονη εκκίνηση και σβέση της μονάδας παραγωγής i. Εάν την ώρα t η μονάδα τίθεται εκτός λειτουργίας τότε η δυαδική μεταβλητή λαμβάνει την τιμή 1 και η ανισότητα (11) παίρνει τη μορφή. Η μεταβλητή που εκφράζει τη σβέση της μονάδας παίρνει αναγκαστικά την τιμή 0. Αντίστοιχα, όταν η μονάδα τίθεται εκτός λειτουργίας θα ισχύει και από την ανισότητα (11) η μεταβλητή ισούται με 0. Άρα οι δύο μεταβλητές δε μπορούν να πάρουν ταυτόχρονα τιμή ίση με τη μονάδα Περιορισμοί της Ισχύος Εξόδου των Μονάδων Ο περιορισμός (12) υποδηλώνει ότι η μονάδα παραγωγής i μπορεί να λειτουργεί κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής και να προσφέρει στο δίκτυο δευτερεύουσα (είτε προς τα πάνω είτε προς τα κάτω) εφεδρεία μόνο όταν βρίσκεται στη φάση κατανομής (dispatch). Σε αυτή τη φάση, η δυαδική μεταβλητή λαμβάνει τιμή ίση με 1 και η ανισότητα (12) παίρνει τη μορφή. Έτσι δίνεται η δυνατότητα στη μονάδα i να προσφέρει δευτερεύουσα εφεδρεία (άρα η μεταβλητή να πάρει την τιμή 1). Στην περίπτωση που η μονάδα i βρίσκεται σε φάση συγχρονισμού, παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο (soak), αποσυγχρονισμού ή βρίσκεται εκτός λειτουργίας, τότε η μεταβλητή έχει μηδενική τιμή. Άρα, ως επακόλουθο, μηδενίζεται και η τιμή της. Οποιαδήποτε απαίτηση του συστήματος για δευτερεύουσα εφεδρεία δε μπορεί να καλυφθεί σ αυτή την περίπτωση από τη συγκεκριμένη μονάδα αλλά από κάποια άλλη, η οποία είναι συνδεδεμένη στο δίκτυο και βρίσκεται στη φάση κατανομής (dispatch). 36

38 Οι περιορισμοί (13) και (14) ορίζουν τη μέγιστη ποσότητα πρωτεύουσας εφεδρείας που μπορεί να προσφέρει η μονάδα i στο δίκτυο. Η μονάδα μπορεί να προσφέρει στο δίκτυο πρώτεύουσα εφεδρεία (είτε προς τα πάνω είτε προς τα κάτω) μόνο όταν βρίσκεται στη φάση κατανομής (dispatch), δηλαδή όταν. Τότε η ανισότητα (13) παίρνει τη μορφή. Η συνεχής μεταβλητή (ή η αντίστοιχα αν η μονάδα παρέχει προς τα κάτω εφεδρεία) μπορεί πλέον να λάβει τιμή διάφορη της μηδενικής. Η τιμή αυτή εξαρτάται από τη παράμετρο, η οποία εκφράζει το μέγιστο ποσό πρωτεύουσας εφεδρείας που μπορεί να συνεισφέρει η μονάδα i και η οποία αποτελεί τεχνικό χαρακτηριστικό της. Στην περίπτωση που η μονάδα i βρίσκεται στη φάση συγχρονισμού, παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο, αποσυγχρονισμού ή βρίσκεται εκτός λειτουργίας, η ανισότητα (13) για έχει πλέον τη μορφή (αντίστοιχα η (14) γίνεται ). Άρα, η απαίτηση του συστήματος για πρωτεύουσα εφεδρεία θα πρέπει να καλυφθεί από κάποια άλλη μονάδα η οποία βρίσκεται συνδεδεμένη στο δίκτυο και βρίσκεται στη φάση κατανομής (dispatch). Οι περιορισμοί (15) και (16) ορίζουν τη μέγιστη ποσότητα δευτερεύουσας εφεδρείας ( προς τα πάνω και προς τα κάτω αντίστοιχα ) που μπορεί να προσφέρει στο δίκτυο η μονάδα i, όταν αυτή δουλεύει κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής. Σύμφωνα με τις παραπάνω εξισώσεις, η μονάδα δε μπορεί να προσφέρει απεριόριστη δευτερεύουσα εφεδρεία, αλλά εμφανίζει ένα άνω όριο στη δυνατότητα παροχής της, το οποίο ισούται με και αντίστοιχα. Η σταθερές και εκφράζουν το ρυθμό ανόδου και καθόδου της μονάδας σε MW/min, όταν αυτή δουλεύει με Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής, ενώ η σταθερά 15 εκφράζει ένα χρονικό πλαίσιο 15 λεπτών. Αποκαλυπτικό στοιχείο των εξισώσεων είναι η αδυναμία της μονάδας να προσφέρει δευτερεύουσα εφεδρεία σε οποιαδήποτε φάση της λειτουργίας της. Η ικανότητα της μονάδας να προσφέρει εφεδρεία εξαρτάται από τη δυαδική μεταβλητή, οι τιμές της οποίας δίνονται από την εξίσωση (12). Σύμφωνα με αυτόν τον περιορισμό, η μπορεί να λάβει μη μηδενική τιμή μόνο όταν η ανισότητα πάρει τη μορφή, δηλαδή όταν. Αυτό συμβαίνει όταν η μονάδα βρίσκεται στη φάση κατανομής (dispatch). Σε οποιαδήποτε άλλη φάση (συγχρονισμός, φάση παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο, αποσυγχρονισμός) η μονάδα δε μπορεί να προσφέρει δευτερεύουσα εφεδρεία. Δευτερεύουσα εφεδρεία αδυνατεί να παρέχει και όταν βρίσκεται εκτός λειτουργίας. 37

39 Η εξίσωση (17) ορίζει τη μέγιστη ποσότητα τριτεύουσας στρεφόμενης εφεδρείας που μπορεί να προσφέρει η μονάδα i στο δίκτυο κάποια χρονική στιγμή t. Το μέγιστο ποσό τριτεύουσας στρεφόμενης εφεδρείας που μπορεί να προσφέρει η κάθε μονάδα δίνεται από τον όρο. Η σταθερά εκφράζει το ρυθμό ανόδου της κάθε μονάδας σε MW/min και αποτελεί τεχνικό χαρακτηριστικό της. Η σταθερά 15 εκφράζει ένα χρονικό διάστημα 15 λεπτών κατά το οποίο γίνεται η προσφορά της εφεδρείας. Πρέπει να τονιστεί ότι όπως και στην περίπτωση της πρωτεύουσας και της δευτερεύουσας εφεδρείας, η κάθε μονάδα μπορεί να προσφέρει στο δίκτυο τριτεύουσα στρεφόμενη εφεδρεία μόνο όταν βρίσκεται στη φάση κατανομής (dispatch). Σε οποιαδήποτε άλλη περίπτωση η δυαδική μεταβλητή λαμβάνει μηδενική τιμή, με αποτέλεσμα να μην καθίσταται δυνατή η παροχή τριτεύουσας στρεφόμενης εφεδρείας. Ο περιορισμός (18) διαβεβαιώνει ότι μία μονάδα παραγωγής i μπορεί να προσφέρει τριτεύουσα μη στρεφόμενη εφεδρεία στο δίκτυο μόνο και μόνο όταν βρίσκεται εκτός λειτουργίας (OFF). Σε αυτήν την περίπτωση η μεταβλητή λαμβάνει τιμή ίση με 0 και η ανισότητα (18) παίρνει τη μορφή. Μ αυτόν τον τρόπο, δίνεται η δυνατότητα στη μονάδα να παρέχει τριτεύουσα μη στρεφόμενη εφεδρεία. Σε αντίθετη περίπτωση, δηλαδή όταν η μονάδα βρίσκεται σε κάποια εκ των φάσεων συγχρονισμού, παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο, κατανομής ή αποσυγχρονισμού, η μεταβλητή εξίσωση (9), λαμβάνει μοναδιαία τιμή και η υποχρεωτικά μηδενίζεται., σύμφωνα με την Οι εξισώσεις (19) και (20) ορίζουν τη μέγιστη και ελάχιστη ποσότητα τριτεύουσας μη στρεφόμενης εφεδρείας που μπορεί να προσφέρει η μονάδα i στο δικτύο κάποια χρονική στιγμή t. Σύμφωνα με την εξίσωση (19), η μονάδα δεν έχει τη δυνατότητα παροχής ποσότητας τριτεύουσας μη στρεφόμενης εφεδρείας μεγαλύτερης από ένα όριο, το οποίο ισούται με τη σταθερά. Η σταθερά αυτή αποτελεί λειτουργικό χαρακτηριστικό της κάθε μονάδας και εκφράζει τη μέγιστη ισχύ που μπορεί να προσφέρει η μονάδα i οποιαδήποτε χρονική στιγμή για τριτεύουσα μη στρεφόμενη εφεδρεία. Επιπλέον, η μονάδα έχει την δυνατότητα να προσφέρει εφεδρεία μόνο στην περίπτωση που η δυαδική μεταβλητή έχει μη μηδενική τιμή. Η συνθήκη για να ισχύει η παραπάνω περίπτωση αναλύεται στην εξίσωση (18). 38

40 Αντίστοιχα με την εξίσωση (19), ο περιορισμός (20) πληροφορεί για την ελάχιστη ποσότητα τριτεύουσας μη στρεφόμενης εφεδρείας που μπορεί να προσφέρει μια μονάδα i κάποια χρονική στιγμή t. Η ποσότητα αυτή ισούται με το τεχνικό ελάχιστο της κάθε μονάδας. Το παραπάνω κατώτερο όριο μπορεί να επιτευχθεί μόνο στην περίπτωση που η δυαδική μεταβλητή ισούται με 1. Όταν η έχει μηδενική τιμή, η μονάδα δεν προσφέρει τριτεύουσα μη στρεφόμενη εφεδρεία. Τονίζεται ότι μηδενική τιμή της δε συνεπάγεται ότι η μονάδα i βρίσκεται εντός λειτουργίας. Η εξίσωση (21) εκφράζει με γενικό τρόπο το κάτω όριο της ισχύος εξόδου μίας μονάδας i την ώρα t, όταν αυτή έχει τη δυνατότητα να λειτουργήσει με Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής. Η ποσότητα λαμβάνεται υπ όψιν μόνο στην περίπτωση που η μονάδα βρίσκεται στη φάση κατανομής (dispatch) και προσφέρει στο δίκτυο δευτερεύουσα εφεδρεία. Σε όλες τις άλλες περιπτώσεις η επίδραση αυτού του όρου θεωρείται αμελητέα. Το δεξί μέλος της ανισότητας περιλαμβάνει όλες τις δυνατές τιμές που μπορεί να λάβει η ισχύς. Ο πρώτος όρος αναφέρεται στη χρονική περίοδο κατά την οποία η μονάδα βρίσκεται σε διαδικασία συγχρονισμού. Στη φάση αυτή η μονάδα δεν παράγει ισχύ, εξ ου και ο μηδενικός συντελεστής μπροστά από τη μεταβλητή. Ο δεύτερος όρος αναφέρεται στη φάση παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο (soak). Η ισχύς εξόδου της μονάδας κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης είναι ίση με και έχει οριστεί στην εξίσωση (4). Ο τρίτος όρος αναφέρεται στην ισχύ που προσφέρει η μονάδα κατά τη διαδικασία του αποσυγχρονισμού της. Η ισχύς αυτή μεταβάλλεται ανάλογα με το βήμα αποσυγχρονισμού στο οποίο βρίσκεται η μονάδα και δίνεται από την εξίσωση (6), όπως έχει ήδη αναφερθεί. Ο τέταρτος και πέμπτος όρος του δεξιού μέλους της ανισότητας (21) ορίζει την ισχύ εξόδου της μονάδας όταν αυτή βρίσκεται στη φάση κατανομής (dispatch). Διακρίνουμε δύο υποπεριπτώσεις: Όταν η μονάδα δε συνεισφέρει σε δευτερεύουσα εφεδρεία: Σ αυτή την περίπτωση η μεταβλητή ισούται με μηδέν. Ο όρος ισούται με, ενώ ο όρος έχει μηδενική τιμή. Άρα, η ελάχιστη ισχύς εξόδου της μονάδας όταν αυτή δε συνεσφέρει σε δευτερεύουσα εφεδρεία ισούται με. Όταν η μονάδα συνεισφέρει σε δευτερεύουσα εφεδρεία: Σ αυτήν την περίπτωση η μεταβλητή έχει μοναδιαία τιμή. Ισχύει ότι και κατά συνέπεια ο όρος μηδενίζεται, ενώ ο όρος ισούται με. Άρα, η ελάχιστη ισχύς εξόδου της μονάδας όταν αυτή συνεισφέρει σε δευτερεύουσα εφεδρεία ισούται με 39

41 Σ αυτή την περίπτωση η συνεχής μεταβλητή έχει μη μηδενική τιμή και η ανισότητα (21) παίρνει τελικά τη μορφή. Στην παραπάνω εξίσωση η ποσότητα εκφράζει το τεχνικό ελάχιστο της μονάδας i, όταν αυτή δουλεύει με Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής και αποτελεί τεχνικό στοιχείο της κάθε μονάδας. Αντίστοιχα με την εξίσωση (21) ορίζεται και ο περιορισμός (22). Σ αυτή την περίπτωση εκφράζεται με γενικό τρόπο το άνω όριο της ισχύος εξόδου μίας μονάδας i την ώρα t, όταν αυτή έχει τη δυνατότητα να δουλέψει με Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής. Και σ αυτή την εξίσωση, η συνεχής μεταβλητή λαμβάνεται υπ όψιν μόνο στην περίπτωση που η μονάδα βρίσκεται στη φάση κατανομής, ενώ σε όλες τις άλλες φάσεις παραλείπεται. Οι τρεις πρώτοι όροι του δεξιού μέλους της ανισότητας (22) εκφράζουν την ισχύ εξόδου της μονάδας όταν αυτή βρίσκεται στις φάσεις συγχρονισμού, παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο (soak) και αποσυγχρονισμού αντίστοιχα. Οι δύο τελευταίοι όροι αναφέρονται στην ισχύ εξόδου της μονάδας όταν αυτή βρίσκεται στη φάση κατανομής (dispatch). Αντίστοιχα με την εξίσωση (21) έχουμε τις εξής δύο υποπεριπτώσεις: Όταν η μονάδα δε συνεισφέρει σε δευτερεύουσα εφεδρεία: Σ αυτή την περίπτωση, και η μέγιστη δυνατή ισχύς εξόδου ισούται με το τεχνικό μέγιστο της μονάδας. Όταν η μονάδα συνεισφέρει σε δευτερεύουσα εφεδρεία: Σ αυτή την περίπτωση, και η μέγιστη δυνατή ισχύς εξόδου της μονάδας ισούται με. Στην παραπάνω εξίσωση η ποσότητα είναι το τεχνικό μέγιστο της μονάδας i όταν αυτή δουλεύει κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής και αποτελεί τεχνικό στοιχείο της κάθε μονάδας. Η εξισώσεις (23) και (24) προσδιορίζουν το άνω και κάτω όριο της ισχύος εξόδου της μονάδας i την ώρα t, όταν αυτή έχει τη δυνατότητα να δουλέψει με Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής και να προσφέρει ταυτόχρονα πρωτεύουσα και δευτερεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία. Οι τρεις πρώτοι όροι 40

42 του δεξιού μέλους τόσο του περιορισμού (23) όσο και του περιορισμού (24) αναφέρονται στις φάσεις συγχρονισμού, παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο και αποσυγχρονισμού. Η ισχύς εξόδου που μπορεί να προσφέρει η μονάδα σε κάθε μία από αυτές τις φάσεις είναι προκαθορισμένη, όπως έχει ήδη αναλυθεί. Στις τρεις αυτές περιπτώσεις οι συνεχείς μεταβλητές,, και λαμβάνουν μηδενικές τιμές. Και στις δύο εξισώσεις, ο τέταρτος όρος αναφέρεται στην ισχύ εξόδου της μονάδας όταν αυτή λειτουργεί στη φάση κατανομής, φάση κατά την οποία η δυαδική μεταβλητή μηδενική τιμή. Σε αυτήν την περίπτωση οι ανισότητες (23) και (24) παίρνουν τη μορφή: λαμβάνει μη αντίστοιχα. Οι παραπάνω δύο εξισώσεις ισχύουν όταν η μονάδα i προσφέρει ταυτόχρονα πρωτεύουσα και δευτερεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία. Το γεγονός αυτό όμως δε σημαίνει ότι σταματούν να υφίστανται οι περιορισμοί (21) και (22). Αν παρατηρηθούν ξεχωριστά από τις και οι ποσότητες, και, θα πρέπει πάλι να ισχύουν οι και, ώστε να ικανοποιούνται και οι προαναφερθέντες περιορισμοί. Τέλος, η εξίσωση (24) εισάγει ένα ακόμα σημαντικό στοιχείο, τον όρο. Η δυαδική μεταβλητή λαμβάνει μη μηδενική τιμή την τελευταία ώρα του χρονικού ορίζοντα προγραμματισμού πριν την έναρξη της διαδικασίας σβέσης της μονάδας. Η ανισότητα παίρνει τότε τη μορφή και ουσιαστικά αναγκάζει τη μονάδα να δουλέψει εκείνη την ώρα στο τεχνικό της ελάχιστο. Η διαδικασία αποσυγχρονισμού, η οποία περιγράφεται από τις εξισώσεις (5) και (6), καθίσταται πλέον δυνατή. Ο παραπάνω όρος παραλείπεται για μονάδες αιχμής οι οποίες έχουν τη δυνατότητα να μεταβάλλουν την ισχύ εξόδου τους από το τεχνικό τους μέγιστο στο μηδέν, μέσα σε χρονικό διάστημα λίγων λεπτών Περιορισμοί Ρυθμού Ανόδου και Καθόδου των Μονάδων Η εξίσωση (25) θέτει περιορισμούς στο ρυθμό ανόδου της ισχύος εξόδου της μονάδας i την ώρα t. Πρέπει να τονιστεί ότι άνοδος της ισχύος εξόδου μπορεί να πραγματοποιηθεί κατά τη μεταβολή της λειτουργικής κατάστασης της μονάδας από τη σβέση στη φάση του συγχρονισμού, κατά τη μετάβαση από τη φάση του συγχρονισμού στη φάση παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο (soak) και κατά τη φάση κατανομής (dispatch). 41

43 Σύμφωνα με την εξίσωση (25), η διαφορά της τιμής της ισχύος εξόδου μεταξύ δύο διαδοχικών Περιόδων Κατανομής της Ημέρας Κατανομής δε μπορεί να είναι μεγαλύτερη από ένα αριθμό, ο οποίος ισούται με το γινόμενο. Η σταθερά συμβολίζει το ρυθμό ανόδου της μονάδας και αποτελεί τεχνικό χαρακτηριστικό της. Επειδή ο ρυθμός ανόδου συνήθως δίνεται σε MW/min, εισάγεται η σταθερά 60 στην εξίσωση, η οποία συμβολίζει ένα χρονικό διάστημα 60 λεπτών. Κατά τη φάση του συγχρονισμού και κατά τη φάση παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο (soak) η ισχύς εξόδου της μονάδας είναι καθορισμένη και γνώστη (η μονάδα δεν παράγει ισχύ όσο βρίσκεται σε διαδικασία συγχρονισμού, ενώ στη φάση παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο (soak) η ισχύς εξόδου της δίνεται από την εξίσωση (4) ). Εισάγοντας τη σταθερά Ν, η οποία παίρνει μία πολύ μεγάλη τιμή, ουσιαστικά αδρανοποιείται ο περιορισμός (25). Στη φάση συγχρονισμού η δυαδική μεταβλητή λαμβάνει την τιμή 1 και η ανισότητα παίρνει τη μορφή. Την ίδια μορφή έχει και κατά τη φάση soak. Με την προσθήκη του δεύτερου όρου η εξίσωση (25) δεν περιορίζει την άνοδο της ισχύος η οποία πραγματοποιείται κατά την μεταβολή της λειτουργικής κατάστασης της μονάδας i από τη σβέση στη φάση του συγχρονισμού και από τη φάση του συγχρονισμού στη φάση παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο (soak). Αντίστοιχα με την εξίσωση (25), η παραπάνω εξίσωση θέτει περιορισμούς στο ρυθμό καθόδου της ισχύος της μονάδας i την ώρα t. Κάθοδος της ισχύος πραγματοποιείται κατά τη διαδικασία του αποσυγχρονισμού και κατά τη φάση κατανομής της μονάδας (dispatch). Ο πρώτος όρος της ανισότητας εκφράζει πάλι τη μέγιστη διαφορά ισχύος μεταξύ δύο Περιόδων Κατανομής της Ημέρας Κατανομής, όταν η μονάδα βρίσκεται στη φάση κατανομής (dispatch). Η διαφορά αυτή δε μπορεί να είναι μεγαλύτερη από το γινόμενο όπου είναι ο ρυθμός καθόδου της μονάδας. Ο δεύτερος όρος ενεργοποιείται κατά τη διαδικασία αποσυγχρονισμού της μονάδας. Η εξίσωση παίρνει τότε τη μορφή (όπου Ν ένας πολυ μεγάλος αριθμός). Η ανισότητα (26) δεν περιορίζει τη γραμμική μείωση της ισχύος εξόδου η οποία δίνεται από την εξίσωση (6). Η μεταβλητή εισάγεται για να καλυφθεί και η τελευταία λειτουργική ώρα της μονάδας i, πριν αυτή βγει εκτός λειτουργίας. 42

44 2.3.8 Περιορισμοί του Μεταβλητού Κόστους Λειτουργίας των Μονάδων Οι μονάδες παραγωγής παρέχουν στο δίκτυο ενέργεια σε μορφή μπλοκ ισχύος, καθ ένα από τα οποία έχει διαφορετικό οριακό κόστος. Ο παραπάνω περιορισμός ορίζει ότι το άθροισμα της συνολικής ισχύος των μπλοκ αυτών θα πρέπει να ισούται με την ισχύ εξόδου της μονάδας i σε κάθε Περίοδο Κατανομής της Ημέρας Κατανομής. Η εξίσωση (28) ορίζει την ελάχιστη και τη μέγιστη τιμή που μπορεί να λάβει η συνεχής μεταβλητή, η οποία εκφράζει το ποσό ισχύος που προσφέρει η μονάδα i από το f -στο μπλοκ ισχύος της την ώρα t. Η μεταβλητή έχει ως κατώτερο όριο τη μηδενική τιμή (η μονάδα δεν προσφέρει ισχύ από το συγκεκριμένο μπλοκ) και ως ανώτερο τη σταθερά, η οποία εκφράζει το μέγιστο εύρος ισχύος του διακριτού διαστήματος f της συνάρτησης οριακού κόστους της μονάδας i. Οι μονάδες παρέχουν ισχύ ξεκινώντας από το μπλοκ με το μικρότερο οριακό κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Όταν η μεταβλητή γίνει ίση με τη σταθερά, η μονάδα συνεχίζει να προσφέρει στο δίκτυο ισχύ αλλά πλέον από το αμέσως ακριβότερο μπλοκ. Τέλος, θα πρέπει να τονιστεί ότι η συνάρτηση οριακού κόστους αποτελεί μία βηματική και μη φθίνουσα συνάρτηση Περιορισμοί του Συστήματος Ο παραπάνω περιορισμός εκφράζει το ισοζύγιο ισχύος του συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Στην εξίσωση (29) εισάγουμε τη συνεχή μεταβλητή η οποία εκφράζει το πιθανό έλλειμμα ενέργειας. Εάν κάποια ώρα t οι μονάδες παραγωγής δε μπορούν να καλύψουν το φορτίο, τότε η μεταβλητή λαμβάνει κάποια μη μηδενική τιμή. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να ενεργοποιηθεί ο όρος στην εξίσωση (1) του προβλήματος. Σ αυτήν την περίπτωση το κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, όπως έχει ήδη αναφερθεί, αυξάνεται ραγδαία. Μ αυτόν τον τρόπο το πρόβλημα έχει πάντοτε λύση. 43

45 Οι εξισώσεις (30) και (31) αναφέρονται στην κάλυψη της απαιτούμενης από το δίκτυο πρωτεύουσας εφεδρείας. Το άθροισμα της συνεισφοράς όλων των μονάδων σε πρωτεύουσα εφεδρεία θα πρέπει να υπερκαλύπτει την απαίτηση του συστήματος για πρωτεύουσα εφεδρεία. Εισάγονται επίσης και οι συνεχείς μεταβλητές και. Οι μεταβλητές αυτές εκφράζουν το έλλειμμα σε πρωτεύουσα προς τα πάνω και προς τα κάτω εφεδρεία αντίστοιχα. Όπως και στην εξίσωση (29), σε περίπτωση μη ικανοποίησης των παραπάνω ανισοτήτων, οι μεταβλητές και λαμβάνουν μη μηδενική τιμή και ενεργοποιείται ο όρος στην εξίσωση (1) του προβήματος με αποτέλεσμα τη ραγδαία αύξηση του κόστους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Στις παραπάνω ανισότητες, η ποσότητες και εκφράζουν την απαίτηση του συστήματος σε πρωτεύουσα προς τα πάνω και προς τα κάτω πρωτεύουσα εφεδρεία αντίστοιχα. Οι εξισώσεις (32) και (33) αναφέρονται στην κάλυψη της απαιτούμενης από το δίκτυο δευτερεύουσας εφεδρείας και είναι όμοιες με τις εξισώσεις (30) και (31). Και σ αυτές είναι απαραίτητη η κάλυψη της απαίτησης του συστήματος για δευτερεύουσα εφεδρεία. Οι συνεχείς μεταβλητές και συμβολίζουν το έλλειμμα σε δευτερεύουσα εφεδρεία, ενώ οι ποσότητες και εκφράζουν την απαίτηση του συστήματος σε δευτερεύουσα προς τα πάνω και προς τα κάτω εφεδρεία αντίστοιχα. Η εξίσωση (34) αναφέρεται στην κάλυψη της απαιτούμενης από το δίκτυο στρεφόμενης και μη στρεφόμενης τριτεύουσας εφεδρείας. Σημαντικό στοιχείο της εξίσωσης αποτελεί το γεγονός ότι δεν ορίζονται χωριστές απαιτήσεις του συστήματος για τα δύο είδη τριτεύουσας εφεδρείας, αλλά η οποιαδήποτε απαίτηση ικανοποιείται από την εξίσωση (34). Και σ αυτή την περίπτωση δεν επιβάλλεται η ισότητα μεταξύ των δύο μελών της ανισότητας, ενώ ορίζεται ένα κοινό έλλειμμα ενέργειας σε εφεδρεία το οποίο συμβολίζεται με τη συνεχή μεταβλητή. Η ποσότητα εκφράζει την απαίτηση του συστήματος σε τριτεύουσα στρεφόμενη και μη στρεφόμενη εφεδρεία. 44

46 Περιορισμοί των Υδροηλεκτρικών Μονάδων Η εξίσωση (35) εκφράζει τον περιορισμό των Υποχρεωτικών Νερών. Η συνολική ενέργεια που μπορούν να παράγουν οι υδροηλεκτρικές μονάδες κατά τη διάρκεια της Ημέρας Κατανομής υποχρεούται να βρίσκεται ανάμεσα στα όρια και, τα οποία εκφράζουν αντίστοιχα το ελάχιστο και μέγιστο συνολικό ποσό ενέργειας που μπορούν να παρέχουν οι παραπάνω μονάδες σε κάθε Ημέρα Κατανομής. Οι περιορισμοί (36), (37) και (38) περιγράφουν τη λειτουργία των υδροηλεκτρικών μονάδων και είναι ανάλογοι των περιορισμών (21), (22) και (24), οι οποίοι αναφέρονται στις θερμικές μονάδες. Οι εξίσωσεις αυτές είναι απλούστερες των αντιστοίχων που αναφέρονται στις θερμικές μονάδες, καθώς οι Υ.Η.Σ. μπορούν να εισέλθουν σχεδόν αμέσως στο δίκτυο, χωρίς να απαιτείται να περάσουν από τις φάσεις συγχρονισμού και παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο (. Επιπλέον, ο αποσυγχρονισμός τους διαρκεί ελάχιστα και για το λόγο αυτό έχουν τη δυνατότητα να μεταβάλλουν την ισχύ εξόδου τους από οποιαδήποτε τιμή στο μηδέν σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα ( ). Τέλος, οι υδροηλεκτρικές μονάδες δεν έχουν τη δυνατότητα να συνεισφέρουν σε πρωτεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία και για το λόγο αυτό η συνεχής μεταβλητή δεν εισάγεται στην εξίσωση (38), όπως συμβαίνει στην εξίσωση (24), η οποία αναφέρεται στη λειτουργία των θερμικών μονάδων. 2.4 Αρχικοί Περιορισμοί: Όλοι οι περιορισμοί οι οποίοι χρησιμοποιούν δυαδικές μεταβλητές ( όπως είναι οι, και η ) για να περιγράψουν τη λειτουργική κατάσταση στην οποία βρίσκονται οι μονάδες, υιοθετούν μία προς τα πίσω λογική επίλυσης του προβλήματος ένταξης των μονάδων παραγωγής (Backward Looking Programming). Για παράδειγμα, οι δυαδικές μεταβλητές οι οποίες βρίσκονται μέσα στα αθροίσματα των εξισώσεων (2), (3), (5), (7) και (8), αναφέρονται στο παρελθόν και χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της τιμής των μεταβλητών που βρίσκονται στην άλλη μεριά του εκάστοτε περιορισμού. 45

47 Για τον προσδιορισμό των αρχικών συνθηκών απαιτείται η επέκταση του χρονικού ορίζοντα προγραμματισμού στο παρελθόν. Ο νέος χρονικός ορίζοντας ορίζεται πλέον ως εξής: όπου η σταθερά τίθεται ίση με 100 από την αρχή του προβλήματος και το σύνολο ορίζει μία Ημέρα Κατανομής. Με αυτόν τον τρόπο, εισάγεται ένας εύκολος και απλός τρόπος προσδιορισμού των αρχικών συνθηκών του προβλήματος, καθώς έτσι δεν απαιτείται επιπλέον αύξηση των μεταβλητών που περιγράφουν τη λειτουργία του συστήματος. Όλες οι δυαδικές μεταβλητές αναφέρονται πλέον τόσο στο χρονικό ορίζοντα της Ημέρας Κατανομής, όσο και στον αρνητικό χρονικό ορίζοντα. Για παράδειγμα, εάν η τυχαία μονάδα i (η οποία έχει π.χ. ) βρίσκεται ήδη 3 ώρες εντός λειτουργίας την ώρα t=0 της Ημέρας Κατανομής, τότε η μόνη αρχική συνθήκη που απαιτείται είναι η: Από εκεί και πέρα θα ενεργοποιηθούν οι κατάλληλοι περιορισμοί και έτσι η μονάδα θα τεθεί στη φάση παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο (soak) την ώρα της Ημέρας Κατανομής. Με τον ίδιο τρόπο ορίζονται και συμπεριφέρονται και όλες οι άλλες δυαδικές μεταβλητές του προβλήματος. Οι αρχικές συνθήκες οι οποίες απαιτούνται για την ορθή λύση του προβλήματος είναι οι εξής: Η αρχική τιμή της δυαδικής μεταβλητής, η οποία εκφράζει την εκκίνηση της μονάδας i την ώρα τ, λαμβάνεται ίση με μηδεν για το χρονικό διάστημα από την ώρα 1 εώς την ώρα. Η αρχική τιμή της δυαδικής μεταβλητής, η οποία εκφράζει τη σβέση της μονάδας i την ώρα τ, λαμβάνεται ίση με μηδεν για το χρονικό διάστημα από την ώρα 1 εώς την ώρα. Η αρχική αυτή συνθήκη θέτει στη δυαδική μεταβλητή την τιμή 1 εάν η σταθερά είναι μεγαλύτερη του μηδενός στην αρχή του χρονικού ορίζοντα προγραμματισμού. Επειδή η εκφράζει το χρόνο που η μονάδα i βρισκόταν εντός λειτουργίας την ώρα, η μεταβλητή παίρνει τη μοναδιαία τιμή την ώρα πριν την έναρξη της Ημέρας Κατανομής. 46

48 Όταν η σταθερά έχει τιμή μικρότερη του μηδενός, η μονάδα i βρίσκεται εκτός λειτουργίας για ώρες πριν την αρχή του χρονικού ορίζοντα προγραμματισμού. Η παραπάνω αρχική συνθήκη καθορίζει εκείνη ακριβώς την ώρα κατά την οποία η μονάδα έσβησε. Η μονάδα τίθεται εκτός λειτουργίας ώρες πριν την αρχή του χρονικού ορίζοντα προγραμματισμού, οπότε εκείνη τη χρονική στιγμή η δυαδική μεταβλητή, η οποία συμβολίζει τη σβέση της μονάδας, λαμβάνει τιμή ίση με τη μονάδα. Η παραπάνω αρχική συνθήκη αποτελεί ένα γενικό περιορισμό, ο οποίος ορίζει ότι στην περίπτωση που το χρονικό διάστημα σβέσης της μονάδας i είναι ίσο με 1 ώρα, η μονάδα δεν προλαβαίνει να εισέλθει σε διαδικασία αποσυγχρονισμού και για το λόγο αυτό η δυαδική μεταβλητή μηδενική τιμή. έχει συνεχώς Η παραπάνω συνθήκη ορίζει την ισχύ εξόδου της μονάδας i στην αρχή του χρονικού ορίζοντα προγραμματισμού, η οποία ισούται με τη σταθερά. Οι παραπάνω συνθήκες ορίζουν ότι οι λιγνιτικές μονάδες δεν έχουν τη δυνατότητα να λειτουργήσουν με Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής και να προσφέρουν στο δίκτυο τριτεύουσα μη στρεφόμενη εφεδρεία. Οι δυαδικές μεταβλητές και έχουν συνεχώς την τιμή 0. Ο τύπος των μονάδων παραγωγής δηλώνεται με τη σταθερά η οποία στη περίπτωση των λιγνιτικών μονάδων λαμβάνει την τιμή 1. Οι παραπάνω αρχικές συνθήκες ορίζουν ότι οι υδροηλεκτρικές μονάδες δεν έχουν τη δυνατότητα να συνεισφέρουν σε πρωτεύουσα προς τα πάνω και προς τα κάτω εφεδρεία. Οι συνεχείς μεταβλητές και λαμβάνουν την τιμή 0, για κάθε Περίοδο Κατανομής της Ημέρας Κατανομής. 47

49 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 3.1 Εισαγωγή Στην παρούσα εργασία μελετάται ο τρόπος υπολογισμού της Οριακής Τιμής Συστήματος καθώς επίσης και των Τιμών Εκκαθάρισης των Επικουρικών Υπηρεσιών ( πρωτεύουσα, δευτερεύουσα και τριτεύουσα -στρεφόμενη και μη στρεφόμενη- εφεδρεία ) σε ένα μικρό σύστημα το οποίο αποτελείται αρχικά από πέντε (5) θερμικές μονάδες και στη συνέχεια επεκτείνεται με τη προσθήκη δύο (2) υδροηλεκτρικών μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Το πρόβλημα καταστρώνεται ως πρόβλημα Μικτού Ακέραιου Γραμμικού Προγραμματισμού (mixed integer linear programming MILP) με συνεχείς και διακριτές μεταβλητές απόφασης. Οι διακριτές μεταβλητές απόφασης καλύπτουν την ένταξη, τη διαδικασία συγχρονισμού και αποσυγχρονισμού των μονάδων, καθώς επίσης και την παροχή επικουρικών υπηρεσιών από τις μονάδες παραγωγής. Οι συνεχείς μεταβλητές αφορούν το επίπεδο λειτουργίας των μονάδων (ισχύς εξόδου) καθώς και τη δυνατότητα συνεισφοράς κάθε μονάδας στους διάφορους τύπους επικουρικών υπηρεσιών για κάθε Περίοδο Κατανομής της Ημέρας Κατανομής. Στην εργασία μελετώνται πέντε (5) σενάρια επίλυσης του Ημερήσιου Ενεργειακού Προγραμματισμού, αναφορικά με τον τρόπο υπολογισμού της Οριακής Τιμής του Συστήματος και της Τιμής Εκκαθάρισης των Επικουρικών Υπηρεσιών. Τα σενάρια αυτά είναι: Σενάριο 1: Στο σενάριο αυτό εκκαθαρίζεται μόνο αγορά ενέργειας και για το λόγο αυτό λαμβάνεται υπόψιν μόνο ο περιορισμός ισοζυγίου ενέργειας. Οι απαιτήσεις του Συστήματος σε Επικουρικές Υπηρεσίες θεωρούνται μηδενικές. Το σενάριο αυτό χρησιμοποιείται ως σενάριο αναφοράς για τον υπολογισμό της Οριακής Τιμής του Συστήματος. Σενάριο 2: Στο σενάριο αυτό θεωρείται μη μηδενική απαίτηση του Συστήματος για παροχή πρωτεύουσας, δευτερεύουσας και τριτεύουσας εφεδρείας, ενώ οι προσφορές επικουρικών υπηρεσιών από τις μονάδες παραγωγής είναι μη τιμολογούμενες. Σενάριο 3: Στο σενάριο αυτό θεωρείται μη μηδενική απαίτηση του Συστήματος για παροχή πρωτεύουσας, δευτερεύουσας και τριτεύουσας εφεδρείας και υπάρχουν τιμολογούμενες προσφορές από τις μονάδες παραγωγής για την παροχή πρωτεύουσας, δευτερεύουσας και τριτεύουσας μη στρεφόμενης εφεδρείας. Οι προσφορές των μονάδων για την παροχή 48

50 στρεφόμενης εφεδρείας είναι μη τιμολογούμενες. Το σενάριο αυτό προσομοιώνει τον τρόπο υπολογισμού της Οριακής Τιμής Συστήματος και των Τιμών Εκκαθάρισης των Επικουρικών Υπηρεσιών που εφαρμόζει σήμερα ο Δ.Ε.Σ.Μ.Η.Ε.. Σενάριο 4: Στο σενάριο αυτό θεωρείται μη μηδενική απαίτηση του Συστήματος για παροχή πρωτεύουσας, δευτερεύουσας και τριτεύουσας εφεδρείας και υπάρχουν τιμολογούμενες προσφορές από τις μονάδες παραγωγής για την παροχή όλων των παροαναφερθέντων Επικουρικών Υπηρεσίων. Το σενάριο αυτό αποτελεί προέκταση του σεναρίου 3, καθώς οι προσφορές των μονάδων για την παροχή τριτεύουσας στρεφόμενης εφεδρείας είναι πλέον τιμολογούμενες. Σενάριο 5: Στο σενάριο αυτό εντάσσονται στο μελετούμενο σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας δύο (2) υδροηλεκτρικές μονάδες. Η απαίτηση του συστήματος για παροχή Επικουρικών Υπηρεσιών είναι μη μηδενική ενώ οι προσφορές των θερμικών μονάδων για παροχή πρωτεύουσας, δευτερεύουσας και τριτεύουσας μη στρεφόμενης εφεδρείας είναι τιμολογούμενες. Οι υδροηλεκτρικές μονάδες καταθέτουν μη τιμολογούμενες προσφορές για παροχή ενέργειας και Επικουρικών Υπηρεσιών. Η επίλυση του παραπάνω προβλήματος πραγματοποιήθηκε με το ειδικό περιβάλλον αλγεβρικής μαθηματικής μοντελοποίησης και επίλυσης προβλημάτων μαθηματικής βελτιστοποίησης GAMS ( Generic Algebraic Modeling System ) σε συνδυασμό με τη χρήση αρχείων Excel για την εισαγωγή δεδομένων, την εξαγωγή αποτελεσμάτων καθώς επίσης και την ανάτυξη διαγραμμάτων, με σκοπό τη μελέτη και την καλύτερη κατανόηση των αποτελεσμάτων. Ο υπολογιστής που χρησιμοποιήθηκε καθ όλη τη διάρκεια της παρούσας εργασίας ήταν εξοπλισμένος με επεξεργαστή Intel Core 2 Duo 2.4 GHz και με 2 GB μνήμης RAM. Η μοντελοποίηση του προβλήματος πραγματοποιήθηκε στην έκδοση της γλώσσας προγραμματισμού GAMS με τη χρησιμοποίηση του επιλυτή (solver) CPLEX Καμπύλες Φορτίου Η καμπύλη φορτίου, για τα τέσσερα (4) πρώτα σενάρια της παρούσας εργασίας, όπως αυτή προκύπτει από τα δεδομένα της πρώτης στήλης του πίνακα 3.1 και παρουσιάζεται στο γράφημα 3.1, έχει τη μορφή μίας τυπικής καμπύλης του Ελληνικού Συστήματος Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας, προσαρμοσμένη στο σύστημα παραγωγής της παρούσας εργασίας, από την οποία έχει εξαιρεθεί η ισχύς η οποία προέρχεται από τις υδροηλεκτρικές μονάδες. Η καμπύλη ζήτησης φορτίου παρουσιάζει δύο αιχμές, μία μεσημεριανή και μία βραδυνή, ενώ το τεχνικό της ελάχιστο παρατηρείται κατά τη διάρκεια των πρώτων πρωινών ωρών (ώρες 3-7). 49

51 Ζήτηση Απαίτηση Απαίτηση Απαίτηση Απαίτηση Απαίτηση Φορτίου Πρωτεύουσας Πρωτεύουσας Δευτερεύουσας Δευτερεύουσας Τριτεύουσας Προς τα Πάνω Προς τα Κάτω Προς τα Πάνω Προς τα Κάτω Εφεδρείας Εφεδρείας Εφεδρείας Εφεδρείας Εφεδρείας (MW) (MW) (MW) (MW) (MW) (MW) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,64 Πίνακας 3.1 Απαίτηση Φορτίου και Επικουρικών Υπηρεσιών (Σενάρια 1-4) 50

52 1600 Ζήτηση Φορτίου (Σενάρια 1-4) 1400 Ζήτηση Φορτίου (MW) Ώρες (h) Απαίτηση Φορτίου Γράφημα 3.1 Ζήτηση Επικουρικών Υπηρεσιών (MW) Απαίτηση Επικουρικών Υπηρεσιών (Σενάρια 1-4) Ώρες (h) Απαίτηση R1up Απαίτηση R1dn Απαίτηση R2up Απαίτηση R2dn Απαίτηση R3 Γράφημα

53 Ζήτηση Απαίτηση Απαίτηση Απαίτηση Απαίτηση Απαίτηση Φορτίου Πρωτεύουσας Πρωτεύουσας Δευτερεύουσας Δευτερεύουσας Τριτεύουσας Προς τα Πάνω Προς τα Κάτω Προς τα Πάνω Προς τα Κάτω Εφεδρείας Εφεδρείας Εφεδρείας Εφεδρείας Εφεδρείας (MW) (MW) (MW) (MW) (MW) (MW) , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,44 Πίνακας 3.2 Απαίτηση Φορτίου και Επικουρικών Υπηρεσιών (Σενάριο 5) 52

54 Ζήτηση Φορτίου (MW) Ζήτηση Φορτίου (Σενάριο 5) Ώρες (h) Απαίτηση Φορτίου Γράφημα 3.3 Ζήτηση Επικουρικών Υπηρεσιών (MW) Απαίτηση Επικουρικών Υπηρεσιών (Σενάριο 5) Ώρες (h) Απαίτηση R1up Απαίτηση R1dn Απαίτηση R2up Απαίτηση R2dn Απαίτηση R3 Γράφημα

55 Η καμπύλη φορτίου του σεναρίου 5 έχει ακριβώς την ίδια μορφή με αυτήν του γραφήματος 3.1 καθώς το φορτίο που θα πρέπει να καλύψουν οι θερμικές μονάδες σε συνδυασμό με τις υδροηλεκτρικές, ισούται με το φορτίο των προηγούμενων τεσσάρων σεναρίων, αυξημένο κατά 160 MW, σε κάθε Περίοδο Κατανομής της Ημέρας Κατανομής. Τα δεδομένα του συγκεκριμένου σεναρίου καθώς επίσης και η καμπύλες ζήτησης φορτίου και εφεδρειών, οι οποίες αντιστοιχούν σε αυτά παρουσιάζονται στον πίνακα 3.2 και στα γραφήματα 3.3 και 3.4. Όμοια μορφή με τις δύο προαναφερθείσες καμπύλες έχει και η καμπύλη απαίτησης τριτεύουσας στρεφόμενης και μη στρεφόμενης- εφεδρείας. Η ομοιότητα αυτή οφείλεται στο γεγονός ότι η απαίτηση του συστήματος για παροχή τριτεύουσας εφεδρείας ισούται, σε κάθε Περίοδο Κατανομής της Ημέρας Κατανομής, με το 8% της ζήτησης ισχύος του συστήματος. Τέλος, η απαίτηση του Συστήματος σε πρωτεύουσα εφεδρεία θεωρείται σταθερή και ίση με 10 MW σε κάθε Περίοδο Κατανομής, ενώ κρίνονται απαραίτητα 20 MW ισχύος ανά πάσα χρονική στιγμή της Ημέρας Κατανομής για να καλυφθούν οι ανάγκες του Συστήματος σε δευτερεύουσα εφεδρεία. 54

56 3.3 Χαρακτηριστικά των Μονάδων Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας Το μελετούμενο σύστημα αποτελείται από πέντε (5) θερμικές μονάδες και δύο (2) υδροηλεκτρικές. Από τις πέντε θερμικές μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, οι δύο (2) είναι μονάδες βάσης ( Unit 1 και Unit 2 ), οι δύο (2) είναι μονάδες κυμαινόμενου φορτίου ( Unit 3 και Unit 4) και μόνο μία είναι μονάδα αιχμής ( Unit 5 ). Γενικότερα, οι μονάδες βάσης αποτελούνται κυρίως από λιγνιτικές μονάδες, οι οποίες παρουσιάζουν το πλεονέκτημα του χαμηλού λειτουργικού κόστους. Για το λόγο αυτό εξάλλου, συμφέρει οικονομικά το Σύστημα να λειτουργούν στη μέγιστη ισχύ εξόδου τους έτσι ώστε να καλύπτουν το φορτίο βάσης. Μειονέκτημα τους αποτελεί το γεγονός ότι εμφανίζουν ιδιαίτερα μεγάλους χρόνους εκκίνησης και σβέσης, καθώς οι αντίστοιχες διαδικασίες είναι ιδιαίτερα χρονοβόρες και πολύπλοκες. Ως αποτέλεσμα των παραπάνω, προτιμάται οι συγκεκριμένες μονάδες να παραμένουν κατά το δυνατόν περισσότερο εντός συστήματος. Επιπλέον, ο μέγιστος ρυθμός ανόδου και καθόδου των μονάδων αυτών βρίσκεται στην περιοχή του % της ονομαστικής τους ισχύος. Έτσι, μία τυπική μονάδα βάσης των 300 MW παρουσιάζει μέγιστο ρυθμό ανόδου και καθόδου της τάξεως των 3 MW/min. Οι μονάδες κυμαινόμενου φορτίου είναι μονάδες συνδυασμένου κύκλου με καύσιμο φυσικό αέριο, οι οποίες προορίζονται για την κάλυψη του μεταβαλλόμενου φορτίου του δικτύου. Οι διαδικασίες εκκίνησης και σβέσης δεν είναι τόσο πολύπλοκες και χρονοβόρες όσο αυτές των λιγνιτικών μονάδων με αποτέλεσμα οι συγκεκριμένες μονάδες να είναι διαθέσιμες εντός oλίγων ωρών από τη στιγμή κατά την οποία τίθενται σε λειτουργία. Σημαντικό πλεονέκτημα των μονάδων συνδυασμένου κύκλου αποτελεί το γεγονός ότι έχουν ιδιαίτερα υψηλό μέγιστο ρυθμό ανόδου και καθόδου της ισχύος τους, ο οποίος σε πολλές περιπτώσεις είναι της τάξεως του 8%. Έτσι μία μονάδα με τεχνικό μέγιστο ίσο με 400 MW μπορεί να μεταβάλλει την ισχύ εξόδου της με ρυθμό 32 ΜW/min. Οι μονάδες αιχμής αποτελούνται από μονάδες λιγνιτικές, φυσικού αερίου και ντίζελ, των οποίων το λειτουργικό κόστος είναι ιδιαίτερα υψηλό. Παρά το σημαντικότατο αυτό μειονέκτημα,οι μονάδες αυτές χρησιμοποιούνται σαν μονάδες αιχμής εξαιτίας των πολύ μικρών χρόνων εκκίνησης και σβέσης που παρουσιάζουν. Οι προαναφερθείσες διαδικασίες διαρκούν συνήθως περίπου μία (1) ώρα, με αποτέλεσμα οι μονάδες αυτές να εισάγονται κατά τη διάρκεια των λίγων ωρών όπου παρατηρούνται αιχμές στο φορτίο, και στη συνέχεια τίθενται εκτός λειτουργίας. Επιπλέον, οι μονάδες αιχμής παρουσιάζουν μέγιστο ρυθμό ανόδου και καθόδου της ισχύος εξόδου τους, της τάξεως των 8-10 MW/min. Οι υδροηλεκτρικές μονάδες αποτελούν ιδιαίτερη κατηγορία μονάδων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς στην παρούσα εργασία θεωρείται ότι δεν έχουν μεταβλητό κόστος λειτουργίας. 55

57 Επιπλέον, παρουσιάζουν εξαιρετικά υψηλό μέγιστο ρυθμό ανόδου και καθόδου της ισχύος εξόδου τους, της τάξεως των 100 MW/min. Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό με τους εξαιρετικά μικρούς χρόνους εκκίνησης και σβέσης, καθιστούν τις υδροηλεκτρικές μονάδες ιδανικές στο να εισάγονται για να καλύψουν τις ανάγκες του δικτύου κατά τη διάρκεια των ωρών αιχμής αλλά και στο να ικανοποιούν τις απαιτήσεις του συστήματος σε δευτερεύουσα και τριτεύουσα εφεδρεία ( οι υδροηλεκτρικές μονάδες δε μπορούν να συνεισφέρουν σε πρωτεύουσα εφεδρεία ). Επιπλέον, στο παρόν Σύστημα θεωρείται ότι οι υδροηλεκτρικές μονάδες υπόκεινται στον περιορισμό των υποχρεωτικών νερών, σύμφωνα με τον οποίο η συνολική ισχύς εξόδου των μονάδων καθ όλη τη διάρκεια της Ημέρας Κατανομής θα πρέπει να βρίσκεται ανάμεσα σε κάποια όρια τα οποία συμβολίζονται με τις σταθερές και. Τα τεχνικά μέγιστα και ελάχιστα των υδροηλεκτρικών μονάδων καθώς επίσης και τα όρια των υποχρεωτικών νερών φαίνονται στον πίνακα 3.3. Τεχνικά Χαρακτηριστικά των ΥΗΣ Emax Emin Pmax Pmin Unit Unit Πίνακας 3.3 Υποχρεωτικά νερά (Emax και Emin) Τα τεχνικά χαρακτηριστικά των μονάδων του μελετούμενου συστήματος παρουσιάζονται στον πίνακα 3.4. Στις επόμενες σελίδες ακολουθούν οι επεξηγήσεις των συμβόλων που χρησιμοποιούνται στον προαναφερθέντα πίνακα. 56

58 Επεξηγήσεις Συμβόλων Πίνακα 3.4 Type Pmin Pmax Pmin_AGC Pmax_AGC Psoak NLC Τύπος μονάδας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ( 1: Μονάδα Βάσης, 2: Μονάδα κυμαινόμενου φορτίου, 3: Μονάδα Αιχμής, 4: Υδροηλεκτρική Μονάδα ), Ελάχιστη καθαρή ισχύς εξόδου της μονάδας (MW), Μέγιστη καθαρή ισχύς εξόδου της μονάδας (MW), Ελάχιστη καθαρή ισχύς εξόδου της μονάδας, όταν λειτουργεί κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής (MW), Μέγιστη καθαρή ισχύς εξόδου της μονάδας, όταν λειτουργεί κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής (MW), Ισχύς εξόδου της μονάδας, όταν αυτή βρίσκεται στη φάση παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο (MW), Σταθερό κόστος λειτουργίας της μονάδας ( /h), SUC Κόστος εκκίνησης της μονάδας ( ), SDC Κόστος σβέσης της μονάδας ( ), UT DT Tsyn Tsoak Tdes RD RD_AGC RU Ελάχιστος χρόνος λειτουργίας της μονάδας (h), Ελάχιστος χρόνος κράτησης της μονάδας (h), Χρόνος συγχρονισμού της μονάδας (h), Χρόνος παραμονής της μονάδας σε ενδιάμεσο φορτίο (h), Χρόνος αποσυγχρονισμού της μονάδας (h), Μέγιστος ρυθμός καθόδου ισχύος της μονάδας (MW/min), Μέγιστος ρυθμός καθόδου ισχύος της μονάδας, όταν αυτή λειτουργεί κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής (MW/min), Μέγιστος ρυθμός ανόδου ισχύος της μονάδας (MW/min), 57

59 RU_AGC R1 R3NS Pini Tini IniStat StepDes u_ini Μέγιστος ρυθμός ανόδου ισχύος της μονάδας, όταν αυτή λειτουργεί κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής (MW/min), Μέγιστη συνεισφορά της μονάδας σε πρωτεύουσα εφεδρεία (MW), Μέγιστη συνεισφορά της μονάδας σε τριτεύουσα μη στρεφόμενη εφεδρεία (MW), Ισχύς εξόδου της μονάδας στην αρχή του χρονικού ορίζοντα προγραμματισμού (MW), Πλήθος ωρών κατά το οποίο η μονάδα βρισκόταν εντός ( εκτός ) λειτουργίας στην αρχή του χρονικού ορίζοντα προγραμματισμού (h) ( εντός: θετική τιμή, εκτός: αρνητική τιμή ), Παράμετρος ένδειξης της αρχικής λειτουργικής κατάστασης της μονάδας ( 1: Φάση Εκκίνησης (Start-up), 2: Φάση Κατανομής (Dispatch), 3: Φάση Αποσυγχρονισμού (Desynchronization), 4: Εκτός λειτουργίας (Off-line) ), Βήμα της διαδικασίας σβέσης όταν η μονάδα βρίσκεται στη διαδικασία αποσυγχρονισμού στην αρχή του χρονικού ορίζοντα προγραμματισμού, Λειτουργική κατάσταση της μονάδας στην αρχή του χρονικού ορίζοντα προγραμματισμού ( Εντός λειτουργίας = 1, Εκτός λειτουργίας = 0 ) 58

60 Type Pmin Pmax Pmin_AGC Pmax_AGC Psoak NLC SUC SDC UT DT Tsyn Unit ΜΟΝΑΔΕΣ ΒΑΣΗΣ Unit ΜΟΝΑΔΕΣ Unit ΚΥΜ.ΦΟΡΤΙΟΥ Unit ΜΟΝ. ΑΙΧΜΗΣ Unit , Unit Υ.Η.Σ. Unit Άθροισμα , Tsoak Tdes RD RU RD_AGC RU_AGC R1 R3NS Pini Tini IniStat u_ini Unit ΜΟΝΑΔΕΣ ΒΑΣΗΣ Unit , ΜΟΝΑΔΕΣ Unit ,2 19, ΚΥΜ.ΦΟΡΤΙΟΥ Unit ,2 19,2 22, ΜΟΝ. ΑΙΧΜΗΣ Unit ,4 6,4 7, Unit Υ.Η.Σ. Unit , Άθροισμα 1000 Πίνακας 3.4 Λειτουργικά χαρακτηριστικά των μονάδων παραγωγής 59

61 Η συνολική διαθέσιμη ηλεκτρική ισχύς που μπορούν να προσφέρουν οι θερμικές μονάδες ισούται με 1650 MW ενώ σε συνδυασμό με τις υδροηλεκτρικές μονάδες, η μέγιστη ισχύς φθάνει την τιμή των 1900 MW. Οι λιγνιτικές μονάδες παρουσιάζουν ιδιαίτερα υψηλά κόστη εκκίνησης της τάξεως των Ευρώ/εκκίνηση, σε αντίθεση με τις μονάδες κυμαινόμενου φορτίου και αιχμής, η εκκίνηση των οποίων κοστίζει Ευρώ/εκκίνηση και 2600 Ευρώ/εκκίνηση αντίστοιχα. Το κόστος εκκίνησης των υδροηλεκτρικών μονάδων θεωρήθηκε αμεληταίο. Η διαδικασία σβέσης κοστίζει Ευρώ για τις μονάδες βάσης, 5000 Ευρώ για τις μονάδες κυμαινόμενου φορτίου και 500 Ευρώ για τις μονάδες αιχμής. Στην παρούσα εργασία, θεωρήθηκε ότι ο χρόνος εκκίνησης των μονάδων βάσης είναι 3 ώρες, των μονάδων κυμαινόμενου φορτίου είναι 1 ώρα, ενώ των μονάδων αιχμής και των υδροηλεκτρικών μονάδων είναι 0 ώρες, γεγονός που υποδηλώνει τη δυνατότητα που έχουν οι συγκεκριμένες μονάδες να εισάγονται απ ευθείας στο δίκτυο έτσι ώστε να καλύπτουν τις οποιεσδήποτε αιχμές της ζήτησης φορτίου. Αντίστοιχα, η διαδικασία σβέσης των μονάδων βάσης διαρκεί 3 ώρες, των μονάδων κυμαινόμενου φορτίου 2 ώρες και 0 ώρες των υπόλοιπων τύπων μονάδων. Οι μονάδες διαφοροποιούνται, ανάλογα με τον τύπο τους, και στους ελαχίστους χρόνους κράτησης και λειτουργίας. Όπως έχει ήδη αναφερθεί, εξαιτίας της πολυπλοκότητας που παρουσιάζουν στην εκκίνηση τους, οι λιγνιτικές μονάδες εμφανίζουν ελαχίστους χρόνους λειτουργίας και κράτησης της τάξεως των 8 και 4 ώρων αντίστοιχα. Οι μονάδες κυμαινόμενου φορτίου θα πρέπει να βρίσκονται εντός λειτουργίας για τουλάχιστον για 4 ώρες μετά την εκκίνηση τους ενώ το χρονικό διάστημα για το οποίο θα πρέπει να παραμείνουν σβηστές από τη στιγμή που θα τεθούν εκτός λειτουργίας είναι 3 ώρες. Οι μονάδες αιχμής και οι υδροηλεκτρικές απαιτούν μόλις 1 ώρα για να ικανοποιήσουν τόσο τον ελάχιστο χρόνο λειτουργίας όσο και τον αντίστοιχο ελάχιστο χρόνο κράτησης. Όλες οι μονάδες, πλην των υδροηλεκτρικών, έχουν τη δυνατότητα να παρέχουν στο δίκτυο πρωτεύουσα εφεδρεία. Οι λιγνιτικές μονάδες με τη σειρά τους δε μπορούν να δουλέψουν κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής και να συνεισφέρουν σε δευτερεύουσα εφεδρεία. Το γεγονός αυτό οδηγεί σε ενδιαφέροντα συμπεράσματα όσον αφορά τον τρόπο υπολογισμού της Τιμής Εκκαθάρισης της δευτερεύουσας εφεδρείας, ιδιαίτερα στις ώρες χαμηλού φορτίου, τα οποία και παρουσιάζονται στη συνέχεια. Τέλος, τριτεύουσα μη στρεφόμενη εφεδρεία δεν μπορούν να παρέχουν οι μονάδες βάσης και η μία εκ των δύο μονάδων κυμαινόμενου φορτίου. Οποιαδήποτε απαίτηση του συστήματος για τριτεύουσα εφεδρεία θα πρέπει να καλυφθεί είτε από τις υπόλοιπες δύο μονάδες είτε μέσω της παροχής τριτεύουσας στρεφόμενης εφεδρείας, στην οποία μπορούν να συνεισφέρουν όλες οι μονάδες ανεξαιρέτως τύπου. 60

62 Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι οι μονάδες προσφέρουν ενέργεια στο δίκτυο μέσω μπλοκ ισχύος. Τα κάθε ένα από αυτά τα μπλοκ παρουσιάζει διαφορετικό οριακό κόστος από τα υπόλοιπα, ενώ η συνάρτηση οριακού κόστους είναι μονοτόνως μη φθίνουσα. Όταν η ισχύς εξόδου μίας μονάδας, η οποία βρίσκεται στη φάση κατανομής, γίνει ίση με το όριο κάποιου από τα μπλοκ ισχύος, πραγματοποιείται έλεγχος για να διαπιστωθεί αν συμφέρει οικονομικά στο σύστημα να συνεχίσει να προσφέρει η συγκεκριμένη μονάδα ενέργεια από το επόμενο μπλοκ ισχύος. Στην περίπτωση που αυτό κριθεί ασύμφορο, η ισχύς εξόδου της μονάδας παραμένει ως έχει και η μονάδα παρουσιάζει συμπεριφορά ανάλογη με αυτήν που θα είχε αν βρισκόταν σε κάποιο από τα τεχνικά της όρια. Τα μπλοκ ισχύος της κάθε μονάδας παρουσιάζονται στον Πίνακα Unit ΒΑΣΗΣ Unit Unit ΚΥΜ.ΦΟΡΤΙΟΥ Unit ΦΟΡΤ.ΑΙΧΜΗΣ Unit Unit6 100 Υ.Η.Σ. Unit7 150 Πίνακας 3.5 Μπλοκ ισχύος των μονάδων παραγωγής Το οριακό κόστος των μονάδων εξαρτάται από τον τύπο της μονάδας και στην παρούσα εργασία κυμαίνεται από 29.3 εώς 32 Ευρω/MWh για τις μονάδες βάσης, από 50.5 εώς 55 Ευρώ/MWh για τις μονάδες κυμαινόμενου φορτίου και από 90 εώς 94 Ευρώ/MWh για τη μονάδα αιχμής. Οι υδροηλεκτρικές μονάδες θεωρείται ότι δεν παρουσιάζουν κάποιο οριακό κόστος κατά τη λειτουργία τους. Τα οριακά κόστη των μονάδων, ανάλογα με το μπλοκ ισχύος στο οποίο βρίσκονται, παρουσιάζονται συγκεντρωτικά στον Πίνακα Unit1 29,3 29,8 30,2 30,6 31 ΒΑΣΗΣ Unit ,5 31,2 31,6 32 Unit3 50,5 51,5 52,5 53,5 ΚΥΜ.ΦΟΡΤΙΟΥ Unit ΦΟΡΤ.ΑΙΧΜΗΣ Unit Υ.Η.Σ. Unit6 Unit7 Πίνακας 3.6 Οριακό κόστος των μπλοκ ισχύος 61

63 Η κάθε μονάδα, στην περίπτωση που προσφέρει κάποια από τις απαιτούμενες Επικουρικές Υπηρεσίες, επιβαρύνεται με ένα επιπλέον κόστος, το οποίο αντιστοιχεί ταυτόχρονα και στην τιμολογούμενη προσφορά που καταθέτει η ίδια για την παροχή 1 MW από τον αντίστοιχο τύπο εφεδρείας. Το επιπλέον κόστος για την παροχή πρωτεύουσας, δευτερεύουσας, τριτεύουσας στρεφόμενης και μη στρεφόμενης εφεδρείας για κάθε Περίοδο Κατανομής της Ημέρας Κατανομής παρουσιάζεται αναλυτικά στον Πίνακα 3.7. Τέλος, η παροχή Επικουρικών Υπηρεσιών από τις υδροηλεκτρικές μονάδες δεν επιφέρει κάποιο επιπλέον κόστος στη λειτουργία τους και για το λόγο αυτό οι συγκεκριμένες μονάδες καταθέτουν μη τιμολογούμενες προσφορές. Πρόσθετο Πρόσθετο Πρόσθετο Πρόσθετο Κόστος για την Κόστος για την Κόστος για την Κόστος για την παροχή παροχή παροχή παροχή Πρωτεύουσας Δευτερεύουσας Τριτεύουσας Τριτεύουσας Εφεδρείας Εφεδρείας Στρεφόμενης Μη Στρεφόμενης Εφεδρείας Εφεδρείας Unit ΒΑΣΗΣ Unit Unit ΚΥΜ.ΦΟΡΤΙΟΥ Unit ΦΟΡΤ.ΑΙΧΜΗΣ Unit Unit Υ.Η.Σ. Unit Πίνακας 3.7 Επιπλέον κόστος παραγωγής εφεδρείας, ανάλογα με τον τύπο της εφεδρείας 3.4 Κατανομή Ισχύος και Χρήσιμα Συμπεράσματα Στην παράγραφο αυτή παρουσιάζεται για κάθε σενάριο ξεχωριστά, η κατανομή της ισχύος εξόδου των μονάδων παραγωής, σε κάθε Περίοδο Κατανομής της Ημέρας Κατανομής. Στη συνέχεια ακολουθούν χρήσιμα συμπεράσματα και παρατηρήσεις που ελήφθησαν κατά τη διάρκεια των δοκιμών. Τα αποτελέσματα του Προγράμματος Κατανομής γίνονται ευκολότερα κατανοητά με τη βοήθεια των πινάκων και των γραφημάτων που συνοδεύουν το κάθε σενάριο. Ο συνδυασμός των γραφημάτων και των πινάκων αποτελεί βασικό εργαλείο για τον αναλυτικό σχολιασμό και την κατανόηση των αποτελεσμάτων που ακολουθούν. Παράλληλα παρουσιάζεται και η μέθοδος υπολογισμού της Οριακής Τιμής Συστήματος και των Τιμών Εκκαθάρισης Επικουρικών Υπηρεσιών σε κάθε περίπτωση, γεγονός που αποτελεί και το βασικό ζητούμενο της παρούσας εργασίας. 62

64 3.4.1 Σενάριο 1 ο Το σενάριο 1 αποτελεί την πιο απλή περίπτωση που μελετήθηκε, καθώς η απαίτηση για παροχή Επικουρικών Υπηρεσιών είναι μηδενική. Οι μονάδες παράγουν ηλεκτρική ενέργεια έτσι ώστε να καλύψουν μόνο τη ζήτηση φορτίου, σε κάθε Περίοδο Κατανομής της Ημέρας Κατανομής. Η ωριαία ζήτηση φορτίου, η κατανομή της ισχύος εξόδου των μονάδων και η συνεισφορά σε τριτεύουσα στρεφόμενη εφεδρεία παρουσιάζονται στους Πίνακες 3.8, 3.9 και στα Γραφήματα 3.5 και 3.6. Η Οριακή Τιμή Συστήματος και οι τιμές εκκαθάρισης των επικουρικών υπηρεσιών παρουσιάζονται στον Πίνακα Μονάδες Μονάδες Μονάδες Ζήτηση Βάσης Κυμ. Φορτίου Αιχμής Φορτίου Unit1 Unit2 Unit3 Unit4 Unit5 (MW) Πίνακας 3.8 Κατανομή ισχύος εξόδου (Σενάριο 1) 63

65 Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Πίνακας 3.9 Συνεισφορά τριτεύουσας στρεφόμενης εφεδρείας (Σενάριο 1) 64

66 Οριακή Τιμή Τιμή Τιμή Τιμή Τιμή Τιμή Εκκαθάρισης Εκκαθάρισης Εκκαθάρισης Εκκαθάρισης Εκκαθάρισης Συστήματος R1 up R1 down R2 up R2down R3 ( /MWh) ( /MW&h) ( /MW&h) ( /MW&h) ( /MW&h) ( /MW&h) 1 31,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Πίνακας 3.10 Οριακή Τιμή Συστήματος και Τιμές Εκκαθάρισης των Επικουρικών Υπηρεσιών (Σενάριο 1) 65

67 Κατανομή Ισχύος Εξόδου και Οριακή Τιμή Συστήματος Ισχύς Εξόδου (MW) Οριακή Τιμή Συστήματος ( /MWh) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 ΟΤΣ Γράφημα 3.5 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Τριτεύουσας Στρεφόμενης Εφεδρείας Ισχύς R3S (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R3 ( /MW&h) Ώρες(h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE R3 Γράφημα

68 Κατανομή Ισχύος Εξόδου και Οριακή Τιμή Συστήματος Την ώρα t=1, οι μονάδες κυμαινόμενου φορτίου λειτουργούν στα τεχνικά τους ελάχιστα ενώ από τις δύο μονάδες βάσης, μόνο η Unit 1 λειτουργεί στο τεχνικό της μέγιστο. Η Unit 2 είναι αυτή που καθορίζει την Οριακή Τιμή Συστήματος, αφού η τιμή 32 /MWh αντανακλά το οριακό κόστος λειτουργίας της συγκεκριμένης μονάδας. Στις επόμενες 4 ώρες το φορτίο μειώνεται εώς ότου φτάσει τη τιμή 831 MW, σημείο το οποίο αποτελεί και το ολικό ελάχιστο της καμπύλης φορτίου. Το συνολικό φορτίο, κατά τη διάρκεια των ωρών χαμηλού φορτίου, είναι μεγαλύτερο από τη μέγιστη ισχύ εξόδου που μπορούν να παρέχουν οι δύο μονάδες βάσης. Για το λόγο αυτό, οι μονάδες κυμαινόμενου φορτίου παραμένουν εντός δικτύου, λειτουργώντας στα τεχνικά τους ελάχιστα, λόγω υψηλότερου λειτουργικού κόστους. Η Οριακή Τιμή Συστήματος καθορίζεται από τις μονάδες βάσης, ανάλογα με το ποια εκ των δύο έχει τη δυνατότητα να ικανοποιήσει την οριακή αύξηση του φορτίου κατά 1 MW, σε περίπτωση που αυτό ζητηθεί. Ως αποτέλεσμα των ανωτέρω, η Ο.Τ.Σ. παίρνει τιμές μεταξύ των 30.2 /MWh και 30.5 /MWh. Οι δύο μονάδες βάσης συνεχίζουν να καθορίζουν την Ο.Τ.Σ. μέχρι και την ώρα t=8, παρά την αύξηση του φορτίου κατά το χρονικό διάστημα από t=6 εώς t=8. Την ώρα t=9 η ζήτηση φορτίου αυξάνει σημαντικά. Από την ώρα αυτή και έπειτα, οι δύο μονάδες βάσης λειτουργούν στα τεχνικά τους μέγιστα, ώντας οι πιο οικονομικές, και την οποιαδήποτε διακύμανση του φορτίου καλύπτει μία εκ των μονάδων κυμαινόμενου φορτίου. Ταυτόχρονα με την αύξηση του φορτίου, παρατηρείται και μία σημαντική αύξηση της Οριακής Τιμής Συστήματος (Ο.Τ.Σ.). Πλέον η Ο.Τ.Σ. λαμβάνει τιμές μεταξύ των 51.5 /MWh και 53.5 /MWh, γεγονός που οφείλεται στο ότι ενδεχόμενη άυξηση του φορτίου θα καλυφθεί από μία εκ των Unit 3 και Unit 4. Από τις δύο μονάδες κυμαινόμενου φορτίου, καμία δε δουλεύει στο τεχνικό της μέγιστο καθ όλη τη διάρκεια της Ημέρας Κατανομής, με εξαίρεση την ώρα t=22, όπου παρατηρείται η μέγιστη τιμή της ζήτησης φορτίου. Την ώρα αυτή η Unit 3 αναγκάζεται να λειτουργήσει στο τεχνικό της μέγιστο, ενώ η Unit 4 καθορίζει την Οριακή Τιμή Συστήματος. H Οριακή Τιμή Συστήματος προκύπτει σύμφωνα με τη γενική μεθόδο υπολογισμού, η οποία και αναλύθηκε διεξοδικά στο 1 ο κεφάλαιο της παρούσας εργασίας. Το Σενάριο 1 αποτελεί σενάριο αναφοράς και για το λόγο αυτό, η Ο.Τ.Σ. κάθε Περιόδου Κατανομής που μελατάται στα σεναρία 2 εώς 5 προκύπτει ακολουθώντας την ίδια ακριβώς διαδικασία με αυτήν που παρουσιάζεται στην επόμενη παράγραφο. Η μόνη διαφοροποιήση στη μέθοδο υπολογισμού παρουσιάζεται κατά τη διάρκεια των ωρών όπου η Ο.Τ.Σ. δεν ισούται με κάποιο από τα οριακά κόστη των μονάδων παραγωγής, αλλά λαμβάνει τιμή ελαφρώς μεγαλύτερη από την αναμενόμενη. Η περίπτωση αυτή αναλύεται στη συνέχεια και πιο συγκεκριμένα στο σενάριο 3. 67

69 Η ώρα που εξετάζεται στο παράδειγμα που ακολουθεί, είναι η t=13. Κατά τη διάρκεια της ώρας αυτής, η απαίτηση φορτίου ισούται με 1408 MW, ενώ τα τεχνικά όρια των μονάδων φαίνονται στον πίνακα Pmin Pmax Unit ΜΟΝΑΔΕΣ ΒΑΣΗΣ Unit Unit ΚΥΜ.ΦΟΡΤΙΟΥ Unit ΦΟΡΤ.ΑΙΧΜΗΣ Unit Πίνακας 3.11 Τεχνικά όρια των μονάδων παραγωγής Για τον υπολογισμό της Οριακής Τιμής Συστήματος καταστρώνεται ένα διάγραμμα, στο οποίο εισάγονται οι προσφορές που καταθέτουν οι μονάδες. Στην αρχή του διαγράμματος τοποθετούνται τα τεχνικά ελάχιστα των μονάδων που συμμετέχουν στην κάλυψη της ζήτησης φορτίου του Συστήματος. Στη συνέχεια, προτεραιότητα στην κάλυψη φορτίου έχει η μονάδα που καταθέτει τη φθηνότερη προσφορά. Όταν η μονάδα φτάσει στα όρια του μπλοκ ισχύος στο οποίο λειτουργεί, πραγματοποιείται έλεγχος για την εύρεση της αμέσως οικονομικότερης προσφοράς, η οποία και εισάγεται με τη σειρά της στο διάγραμμα. Η διαδικασία συνεχίζεται εώς ότου καλυφθεί η απαίτηση του Συστήματος σε ισχύ. Βάση των παραπάνω στοιχείων καταστρώνεται το διάγραμμα υπολογισμού της Ο.Τ.Σ.. Οι μονάδες εισάγονται με σειρά προτεραιότητας, ξεκινώντας από τη φθηνότερη, εώς ότου καλύψουν την απαίτηση του Συστήματος σε ισχύ, η οποία ισούται με 1408 MW, στη συγκεκριμένη ώρα της Ημέρας Κατανομής που μελετάται. 68

70 Ο.Τ.Σ. ( /MWh) Τεχνικά Ελάχιστα των Units 1, 2, 3, 4 Ο.Τ.Σ.=53.5 Euros/MWh MW 1 50 MW 2 50 MW MW 30 MW MW MW MW MW MW MW MW MW Γράφημα 3.7 Θεωρητικός υπολογισμός της Οριακής Τιμής Συστήματος την ώρα t= Ισχύς (MW) Σύμφωνα με το παραπάνω διάγραμμα, οι ισχείς εξόδου των μονάδων παραγωγής είναι οι εξής: Ισχύς Εξόδου Unit1 300 ΜΟΝΑΔΕΣ ΒΑΣΗΣ Unit2 350 Unit3 388 ΚΥΜ.ΦΟΡΤΙΟΥ Unit4 370 ΦΟΡΤ.ΑΙΧΜΗΣ Unit5 0 Πίνακας 3.12 Ισχύς εξόδου των μονάδων παραγωγής κατά την ώρα t=13 Οι θεωρητικά υπολογισμένες τιμές της ισχύος εξόδου συμπίπτουν με τις αντίστοιχες που προκύπτουν μέσω του προγράμματος GAMS. Η τελευταία μονάδα που εισάγεται στο διάγραμμα είναι η Unit 3, η οποία προσφέρει συνολικά 388 MW. Το τεχνικό της μέγιστο όμως, σύμφωνα με τον πίνακα 3.11 είναι 400 MW. Άρα, η συγκεκριμένη μονάδα είναι αυτή που θα καλύψει την ενδεχόμενη οριακή αύξηση του φορτίου. Για το λόγο αυτό, η Οριακή Τιμή Συστήματος ισούται με την τιμή της προσφοράς που καταθέτει η Unit 3 για το 4 ο μπλοκ ισχύος της, δηλαδή με 53.5 /MWh. Με τον ίδιο ακριβώς τρόπο προκύπτει η Ο.Τ.Σ. σε κάθε Περίοδο Κατανομής της Ημέρας Κατανομής. Η μέθοδος αυτή ισχύει για όλα τα σενάρια, εκτός των περιπτώσεων όπου η Οριακή Τιμή Συστήματος δεν αντιστοιχεί σε κάποιο από τα οριακά κόστη των μονάδων παραγωγής, όπως έχει ήδη αναφερθεί. 69

71 Μελετώντας την καμπύλη φορτίου, μπορούν να εξαχθούν διάφορα ενδιαφέροντα συμπεράσματα. Κατ αρχάς, το συνολικό άθροισμα των μέγιστων ισχύων εξόδου των μονάδων βάσης και κυμαινόμενου φορτίου ισούται με 1500 MW. Η διαθέσιμη ισχύς των τεσσάρων αυτών μονάδων επαρκεί για την κάλυψη της ζητούμενης από το Σύστημα ενέργειας, καθ όλη τη διάρκεια της Ημέρας Κατανομής, ακόμα και κατά τις ώρες υψηλού φορτίου. Ως αποτέλεσμα, η εισαγωγή της ακριβής Unit 5 κρίνεται οικονομικά ασύμφορη και για το λόγο αυτό η μονάδα αιχμής δε λαμβάνει ποτέ εντολή κατανομής. Κατά τη διάρκεια των ωρών χαμηλού φορτίου, η ζήτηση των καταναλωτών σε ενέργεια κυμαίνεται μεταξύ των 998 MW και των 831 MW. Το συνολικό άθροισμα της μέγιστης ισχύος εξόδου των μονάδων βάσης και της Unit 3 ισούται με: οπότε και μόνο οι τρεις προαναφερθείσες μονάδες θα μπορούσαν να ικανοποιήσουν τις ενεργειακές ανάγκες των καταναλωτών. Η παραμονή της Unit 4 εντός δικτύου, κατά τη διάρκεια των ωρών από t=1 εώς t=9 οφείλεται καθαρά και μόνο στην ύπαρξη του κόστους εκκίνησης και σβέσης που παρουσίαζει τόσο αυτή όσο και οι υπόλοιπες μονάδες, κατά τις αντίστοιχες διαδικασίες. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, το κόστος που επιφέρει στο Σύστημα η παραμονή της Unit 4 εντός δικτύου είναι μικρότερο από το άθροισμα του κόστους εκκίνησης και σβέσης ( ) της συγκεκριμένης μονάδας. Με το κόστος αυτό θα επιβαρύνονταν το Σύστημα στην περίπτωση που η Unit 4 θα λάμβανε εντολή αποσυγχρονισμού και στη συνέχεια επανένταξης στο δίκτυο, εξαιτίας της χαμηλής ζήτησης φορτίου Τριτεύουσα Εφεδρεία Ενδιαφέρον παρουσιάζει επίσης το γεγονός ότι παρ όλο που στο παρόν σενάριο δεν υπάρχει κάποια απαίτηση για παροχή εφεδρείας, οι Unit 3 και Unit 4 συνεισφέρουν σε τριτεύουσα στρεφόμενη εφεδρεία. Επιπλέον, σε κάθε Περίοδο Κατανομής, το άθροισμα των δύο προαναφερθέντων μονάδων ισούται με το τεχνικό μέγιστο της αντίστοιχης μονάδας. Η συμπεριφορά αυτή αποδίδεται στη δυνατότητα που έχουν οι μονάδες να προσφέρουν τη διαφορά μεταξύ του τεχνικού τους μεγίστου και της ισχύος εξόδου τους, ανά πάσα χρονική στιγμή, ως στρεφόμενη εφεδρεία. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, η παροχή εφεδρείας οφείλεται στη διευκόλυνση που αυτή προσφέρει στη μαθηματική επίλυση του προβλήματος, χωρίς να υπόκειται σε κάποια ιδιαίτερη φυσική ερμηνεία. 70

72 3.4.2 Σενάριο 2 ο Στο 2 ο σενάριο πέρα από την απαίτηση του Συστήματος για την κάλυψη του φορτίου, υπάρχει απαίτηση για την παροχή Επικουρικών Υπηρεσιών, χωρίς όμως οι μονάδες παραγωγής να καταθέτουν κάποια τιμολογούμενη προσφορά για την παροχή πρωτεύουσας, δευτερεύουσας και τριτεύουσας εφεδρείας. Η ωριαία ζήτηση φορτίου, η κατανομή της ισχύος εξόδου των μονάδων και η συνεισφορά σε τριτεύουσα στρεφόμενη και μη στρεφόμενη εφεδρεία παρουσιάζονται στους Πίνακες και στα Γραφήματα Η Οριακή Τιμή Συστήματος και οι τιμές εκκαθάρισης των επικουρικών υπηρεσιών παρουσιάζονται στον Πίνακα Μονάδες Μονάδες Μονάδες Ζήτηση Βάσης Κυμ. Φορτίου Αιχμής Φορτίου Unit1 Unit2 Unit3 Unit4 Unit5 (MW) Πίνακας 3.13 Κατανομή Ισχύος Εξόδου (Σενάριο 2) 71

73 Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit , Unit Unit Πίνακας 3.14 Συνεισφορά Τριτεύουσας Στρεφόμενης Εφεδρείας (Σενάριο 2) Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Πίνακας 3.15 Συνεισφορά Τριτεύουσας Μη Στρεφόμενης Εφεδρείας (Σενάριο 2) 72

74 Οριακή Τιμή Τιμή Τιμή Τιμή Τιμή Τιμή Εκκαθάρισης Εκκαθάρισης Εκκαθάρισης Εκκαθάρισης Εκκαθάρισης Συστήματος R1 up R1 down R2 up R2down R3 ( /MWh) ( /MW&h) ( /MW&h) ( /MW&h) ( /MW&h) ( /MW&h) 1 30,60 0,00 0,00 0,00 20,90 0, ,00 0,00 0,00 0,00 20,50 0, ,60 0,00 0,00 0,00 19,90 0, ,20 0,00 0,00 0,00 20,30 0, ,20 0,00 0,00 0,00 20,30 0, ,60 0,00 0,00 0,00 19,90 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,50 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,50 0,00 0, ,00 0,00 0,00 2,50 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,50 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,50 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0,00 0,50 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,50 0,00 0, ,00 0,00 0,00 37,50 0,00 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,50 0, ,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Πίνακας 3.16 Οριακή Τιμή Συστήματος και Τιμές Εκκαθάρισης των Επικουρικών Υπηρεσιών (Σενάριο 2) 73

75 1600 Κατανομή Ισχύος Εξόδου και Οριακή Τιμή Συστήματος Ισχύς Εξόδου (MW) Οριακή Τιμή Συστήματος ( /MWh) Ώρες (h) 0.00 Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 ΟΤΣ Γράφημα

76 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Πρωτεύουσας Προς τα Πάνω Εφεδρείας Ισχύς R1up (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R1up ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE 1up Γράφημα 3.9 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Πρωτεύουσας Προς τα Κάτω Εφεδρείας Ισχύς R1dn (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R1dn ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE 1dn Γράφημα

77 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Δευτερεύουσας Προς τα Πάνω Εφεδρείας Ισχύς R2up (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R2up ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE 2up Γράφημα 3.11 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Δευτερεύουσας Προς τα Κάτω Εφεδρείας Ισχύς R2dn (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R2dn ( /Mw&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE 2dn Γράφημα

78 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Τριτεύουσας Στρεφόμενης Εφεδρείας Ισχύς R3S (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R3 ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE R3 Γράφημα 3.13 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Τριτεύουσας Μη Στρεφόμενης Εφεδρείας Ισχύς R3NS (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R3 ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE R3 Γράφημα

79 Κατανομή Ισχύος Εξόδου και Οριακή Τιμή Συστήματος Την ώρα t=1, εντός δικτύου βρίσκονται οι μονάδες βάσης και κυμαινόμενου φορτίου. Από τις μονάδες αυτές, μόνο η Unit 4 λειτουργεί σε κάποιο από τα τεχνικά της όρια (τεχνικό ελάχιστο). Η Οριακή Τιμή Συστήματος καθορίζεται από τη Unit 1 και λαμβάνει αρχικά τιμή ίση με 30.6 /MWh. Εξαιτίας του χαμηλού φορτίου κατά τη διάρκεια των ωρών από t=1 εώς t=7, συμφέρει οικονομικά στο Σύστημα να λάβει η Unit 4 την ώρα t=1 εντολή αποσυγχρονισμού. Η διαδικασία σβέσης της συγκεκριμένης μονάδας ολοκληρώνεται την ώρα t=3. Η Unit 4 πρέπει να παραμείνει εκτός λειτουργίας για τις επόμενες τουλάχιστον 3 ώρες, έτσι ώστε να ικανοποιήσει τον περιορισμό ελαχίστου χρόνου κράτησης. Κατά τη διάρκεια των πρωινών ωρών της Ημέρας Κατανομής, η Unit 3 λειτουργεί στο τεχνικό της ελάχιστο και η Ο.Τ.Σ. διαμορφώνεται από μία εκ των Unit 1 και Unit 2, λαμβάνοντας τιμές μεταξύ των 30.6 /MWh και 31.6 /MWh. Η ισχύς εξόδου της Unit 3 ισούται με 260 MW, γεγονός που οφείλεται στο ότι η συγκεκριμένη μονάδα συνεισφέρει σε δευτερεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία. Το τεχνικό ελάχιστο της μονάδας, όταν αυτή λειτουργεί κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής ισούται με 240 MW, ενώ τελικά αναγκάζεται να παράγει, έτσι ώστε να καλύψει την απαίτηση του Συστήματος σε δευτερεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία. Από την ώρα t=7 και έπειτα, παρατηρείται αύξηση της ζήτησης φορτίου, οπότε κρίνεται απαραίτητη η επανένταξη της Unit 4. Πράγματι, από την ώρα t=9 και μετά, η συγκεκριμένη μονάδα βρίσκεται στην φάση κατανομής. Η Οριακή Τιμή του Συστήματος αυξάνει, καθώς πλέον καθορίζεται από τις μονάδες Unit 3 και Unit 4. Οι μονάδες βάσης λειτουργούν στα τεχνικά τους μέγιστα ενώ από τις δύο μονάδες κυμαινόμενου φορτίου, η μία βρίσκεται στο όριο κάποιου από τα μπλοκ ισχύος της ενώ η άλλη καθορίζει την Ο.Τ.Σ., σε κάθε Περίοδο Κατανομής. Οι μονάδες βάσης επιπλέον δε συνεισφέρουν σε πρωτεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία, έτσι ώστε ώντας οι πιο οικονομικές, να μπορούν να προσφέρουν όλη τη διαθέσιμη ισχύ τους για την κάλυψη της ζήτησης φορτίου. Τις ώρες t=13 και t=14, το άθροισμα των μεγίστων ισχύων εξόδου των μονάδων βάσης και κυμαινόμενου φορτίου, δεν επαρκεί για να καλύψει τη συνδυασμένη ανάγκη του συστήματος σε ενέργεια και εφεδρεία. Για το λόγο αυτό η μονάδα αιχμής λαμβάνει εντολή κατανομής και αναγκάζεται να λειτουργήσει στο τεχνικό της ελάχιστο, ώντας η πιο ακριβή από τις μονάδες κατανομής. Τις ώρες αυτές, η Οριακή Τιμή Συστήματος παραμένει γύρω στα 53 /MWh, παρά το γεγονός ότι τίθεται σε λειτουργία η Unit 5, η οποία έχει οριακό κόστος λειτουργίας ίσο με 90 /MWh. Αυτό οφείλεται στο ότι ενδεχόμενη αύξηση του φορτίου κατά 1 MW δε θα καλυφθεί από τη μονάδα αιχμής, η οποία λειτουργεί στο τεχνικό της ελάχιστο, αλλά από κάποια εκ των μονάδων κυμαινόμενου φορτίου. Για τις ώρες αυτές προβλέπεται ότι η Unit 5 δεν αποζημιώνεται με βάση την Ο.Τ.Σ. ενέργειας, αλλά εισπράττει ειδική αποζημίωση για την κάλυψη του κόστους λειτουργίας της, καθώς αυτό υπερβαίνει την Ο.Τ.Σ.. 78

80 Στις ώρες που ακολουθούν, η ζήτηση φορτίου ελαττώνεται και ως αποτέλεσμα η ακριβή μονάδα αιχμής τίθεται εκτός λειτουργίας. Η Οριακή Τιμή Συστήματος συνεχίζει να καθορίζεται από τις Unit 3 και Unit 4, ενώ οι μονάδες βάσης λειτουργούν στα τεχνικά τους μέγιστα. Στις ώρες t=21 και t=22 παρατηρείται μία εκ νέου αύξηση της ζήτησης φορτίου, με αποτέλεσμα να κρίνεται απαραίτητη η επανένταξη της μονάδας αιχμής (Unit 5) στο δίκτυο. Την ώρα t=22, το άθροισμα της ζήτησης φορτίου και της απαίτησης για εφεδρεία είναι αρκετά υψηλό, ώστε οι μονάδες κυμαινόμενου φορτίου να λειτουργούν στα όρια των δυνατοτήτων τους και η οποιαδήποτε διακύμανση του φορτίου να καλύπτεται από την ακριβή Unit 5. Για το λόγο αυτό, η Οριακή Τιμή Συστήματος ισούται με 90 /MWh. Τις εναπομείνασες ώρες μέχρι και το τέλος της Ημέρας Κατανομής, το Σύστημα συμπεριφέρεται όπως και κατά τη διάρκεια των ωρών από t=15 εώς t=20. Ο υπολογισμός της Οριακής Τιμής Συστήματος πραγματοποιείται με τον ίδιο ακριβώς τρόπο που αναλύεται στο προηγούμενο σενάριο. Η Ο.Τ.Σ. καθορίζεται δηλαδή σε κάθε Περίοδο Κατανομής της Ημέρας Κατανομής από τη μονάδα η οποία δε λειτουργεί στα τεχνικά της όρια και έτσι έχει τη δυνατότητα να καλύψει την ενδεχόμενη οριακή αύξηση του φορτίου. Επιπλέον, η Ο.Τ.Σ. λαμβάνει τιμή, η οποία ισούται με το οριακό κόστος λειτουργίας του μπλοκ ισχύος από το οποίο προσφέρει ενέργεια η μονάδα που την καθορίζει. Σχετικά με τη δυνατότητα συνεισφοράς των μονάδων στους διάφορους τύπους εφεδρείας, μπορούν να εξαχθούν τα ακόλουθα συμπεράσματα Πρωτεύουσα Εφεδρεία Πρωτεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία μπορεί να παρέχει οποιαδήποτε από τις μονάδες βρίσκεται σε φάση κατανομής και δε λειτουργεί στο τεχνικό της μέγιστο, αφού οι προσφορές που καταθέτουν όλες οι μονάδες είναι μη τιμολογούμενες (μηδενική τιμή προσφοράς). Κατά τις πρώτες πρωινές ώρες της Ημέρας Κατανομής, η Unit 2 δε λειτουργεί στο όριο των δυνατοτήτων της και για το λόγο αυτό μπορεί να συνεισφέρει σε εφεδρεία. Από την ώρα t=7 και μετά, λόγω της απότομης αύξησης του φορτίου, συμφέρει στην οικονομική λειτουργία του Συστήματος να λειτουργήσει η φθηνή Unit 2 στο τεχνικό της μέγιστο, οπότε και η απαίτηση για πρωτεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία καλύπτεται από μία εκ των Unit 3 και Unit 4. Αντίστοιχα, πρωτεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία μπορεί να παρέχει οποιαδήποτε μονάδα δε βρίσκεται στο τεχνικό της ελάχιστο, οπότε και έχει τη δυνατότητα να μειώσει την παραγωγή ισχύος της σε περίπτωση που αυτό ζητηθεί. Η τιμή εκκαθάρισης τόσο της πρωτεύουσας προς τα πάνω όσο και της πρωτεύουσας προς τα κάτω εφεδρείας ισούται με μηδέν σε κάθε Περίοδο Κατανομής της Ημέρας Κατανομής. Το γεγονός αυτό οφείλεται στο ότι οι προσφορές που καταθέτουν οι μονάδες παραγωγής για την παροχή του 79

81 συγκεκριμένου τύπου εφεδρείας είναι μη τιμολογούμενες. Επιπλέον, σε κάθε ώρα της Ημέρας Κατανομής, έστω και μία εκ των μονάδων που βρίσκονται εντός δικτύου, λειτουργεί μακριά από τα τεχνικά της όρια, με αποτέλεσμα η μονάδα αυτή να έχει τη δυνατότητα να καλύψει την ενδεχόμενη οριακή αύξηση της απαίτησης του Συστήματος σε πρωτεύουσα προς τα πάνω ή προς τα κάτω εφεδρεία, καταθέτωντας μη τιμολογούμενη προσφορά για την παροχή της συγκεκριμένης υπηρεσίας Δευτερεύουσα Εφεδρεία Δευτερεύουσα προς τα πάνω και προς τα κάτω εφεδρεία μπορούν να παρέχουν οι μονάδες κυμαινόμενου φορτίου και η μονάδα αιχμής, καθώς οι λιγνιτικές μονάδες δεν έχουν τη δυνατότητα λειτουργίας κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής. Η μονάδα αιχμής Unit 5, βρίσκεται εκτός δικτύου κατά τη διάρκεια των περισσότερων ωρών της Ημέρας Κατανομής και έτσι δε συνεισφέρει σε δευτερεύουσα εφεδρεία. Η απαίτηση του Συστήματος σε δευτερεύουσα εφεδρεία καλύπτεται από μία εκ των δύο μονάδων κυμαινόμενου φορτίου, οι οποίες καταθέτουν μη τιμολογούμενες προσφορές. Ως αποτέλεσμα, η τιμή εκκαθάρισης του συγκεκριμένου τύπου εφεδρείας έχει μηδενική τιμή στις περισσότερες ώρες της Ημέρας Κατανομής, όπου ο αντίστοιχος περιορισμός της απαίτησης του Συστήματος σε δευτερεύουσα εφεδρεία είναι μη δεσμευτικός. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι παρ όλο που οι προσφορές που καταθέτουν οι μονάδες για παροχή εφεδρείας είναι μη τιμολογούμενες, η τιμή εκκαθάρισης τόσο της δευτερεύουσας προς τα πάνω όσο και της αντίστοιχης προς τα κάτω εφεδρείας είναι μη μηδενική σε αρκετές Περιόδους Κατανομής. Το φαινόμενο αυτό παρατηρείται ιδιαίτερα κατά τις ώρες χαμηλού φορτίου, όπου και η τιμή της δευτερεύουσας προς τα κάτω εφεδρείας ισούται με περίπου 20 /MW&h. Για την πληρέστερη κατανόηση του παραπάνω φαινομένου μελετάται η συμπεριφορά του Συστήματος την ώρα t=3, ώρα κατά την οποία η τιμή εκκαθάρισης της δευτερεύουσας προς τα κάτω εφεδρείας ισούται με 19.9 /MW&h. Την ενδεχόμενη οριακή αύξηση (αύξηση κατά 1 MW) της απαίτησης του Συστήματος στο συγκεκριμένο τύπο εφεδρείας θα την καλύψει η Unit 3, καθώς η Unit 4 βρίσκεται εκτός λειτουργίας κατά τη διάρκεια των πρωινών ωρών της Ημέρας Κατανομής. Η συνεισφορά ενός επιπλέον MW σε δευτερεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία από τη προαναφερθείσα μονάδα δεν επιβαρύνει οικονομικά το Σύστημα, καθώς αυτή καταθέτει μη τιμολογούμενη προσφορά για την παροχή της συγκεκριμένης υπηρεσίας. Παρ όλα αυτά, επειδή το τεχνικό ελάχιστο της Unit 3, όταν αυτή λειτουργεί κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής είναι τα 240 MW, για να μπορέσει να συνεισφέρει η μονάδα αυτή 21 MW ενέργειας σε δευτερεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία, θα πρέπει να αυξήσει την ισχύ εξόδου της στα 261 MW. Η παραγωγή του ενός επιπλέον MW επιβαρύνει το Σύστημα με 51.5, καθώς αυτό είναι το οριακό κόστος της Unit 3 για τη συγκεκριμένη ισχύ εξόδου. Παράλληλα, για να 80

82 διατηρηθεί σταθερό το ισοζύγιο ισχύος, θα πρέπει η Unit 2, ως η μονάδα που καθορίζει την Ο.Τ.Σ. τη συγκεκριμένη ώρα, να ελαττώσει και αυτή με τη σειρά της την παραγωγή ενέργειας της κατά 1 MW. Με τον τρόπο αυτό το Σύστημα εξοικονομεί Τελικά, η διαφορά ισούται με την τιμή εκκαθάρισης της δευτερεύουσας προς τα κάτω εφεδρείας την ώρα t=3. Η τιμή πρακτικά εκφράζει την τιμή βάση της οποίας θα μπορούσε να πουλήσει η μονάδα κυμαινόμενου φορτίου την ενέργεια που τώρα προσφέρει σαν δευτερεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία, σε κάποια ώρα υψηλότερου φορτίου, εάν δεν υπήρχε η απαίτηση του Συστήματος για παροχή δευτερεύουσας προς τα κάτω εφεδρείας στην αρχή της Ημέρας Κατανομής. Το παραπάνω φαινόμενο παρατηρείται κυρίως κατά τη διάρκεια των πρωινών ωρών, ώρες κατά τις οποίες η Ο.Τ.Σ. και η τιμή εκκαθάρισης της δευτερεύουσας προς τα κάτω εφεδρείας καθορίζονται από διαφορετικού τύπου μονάδες. Αντίστοιχα, η τιμή εκκαθάρισης της δευτερεύουσας προς τα πάνω εφεδρείας παρουσιάζει και αυτή μη μηδενική τιμή σε ορισμένες ώρες της Ημέρας Κατανομής, παρά το γεγονός ότι οι προσφορές που καταθέτουν οι μονάδες για την παροχή του συγκεκριμένου τύπου εφεδρείας είναι επίσης μη τιμολογούμενες. Για παράδειγμα, την ώρα t=22 η τιμή εκκαθάρισης της δευτερεύουσας προς τα πάνω εφεδρείας εκτοξεύεται στα 37.5 /MW&h. Την ώρα αυτή εισάγεται στο δίκτυο η ακριβή μονάδα αιχμής για να καλύψει την υψηλή ζήτηση φορτίου. Οι Unit 1, Unit 2 και Unit 4 δουλεύουν στα όρια λειτουργίας τους ενώ η Unit 3, με τεχνικό μέγιστο πλέον τα, παρέχει ισχύ εξόδου ίση με, έτσι ώστε να προσφέρει τα 20 MW ενέργειας που της απομένουν στη προαναφερθείσα επικουρική υπηρεσία ( ). Για να μπορέσουν να καλύψουν οι μονάδες την οριακή αύξηση της απαίτησης του Συστήματος σε δευτερεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία, θα πρέπει να ελαττώσει η Unit 3 την παραγωγή ισχύος της κατά 1 MW, έτσι ώστε να μπορέσει να συνεισφέρει αυτήν την ποσότητα ενέργειας ως εφεδρεία. Η ισχύς εξόδου της Unit 3 ισούται πλέον με 299 MW και το Σύστημα εξοικονομεί με τον τρόπο αυτό Ταυτόχρονα όμως, αναγκάζεται η μονάδα αιχμής να αυξήσει την παραγωγή ισχύος της κατά ένα MW έτσι ώστε να διατηρηθεί σταθερό το ισοζύγιο ισχύος, γεγονός που επιβαρύνει το Σύστημα με 90. Η διαφορά είναι και η τιμή εκκαθάρισης της δευτερεύουσας προς τα πάνω εφεδρείας την ώρα t=22. Η παραπάνω τιμή ουσιαστικά εκφράζει την αποζημίωση που θα πρέπει να εισπράξει η Unit 3, καθώς για την παροχή του ενός επιπλέον MW που απαιτείται για την ικανοποίηση της οριακής αύξησης της απαίτησης του Συστήματος σε δευτερεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία, η Unit 3 αναγκάζεται να ελαττώσει την παραγωγή της κατά ένα MW και έτσι στερείται της ευκαρίας να επωφελιθεί, για το συγκεκριμένο ποσό ενέργειας, από τη διαφορά μεταξύ της Ο.Τ.Σ. και του οριακού κόστους λειτουργίας της. 81

83 Με τον ίδιο τρόπο καθορίζεται η τιμή εκκαθάρισης τόσο της δευτερεύουσας προς τα πάνω όσο και της δευτερεύουσας προς τα κάτω εφεδρείας, κατά τη διάρκεια των ωρών της Ημέρας Κατανομής όπου αυτή εμφανίζει μη μηδενική τιμή. Τα παραπάνω παραδείγματα υπολογισμού της τιμής εκκαθάρισης της δευτερεύουσας εφεδρείας παρουσιάζονται στους Πίνακες 3.17 και 3.18, οι οποίοι βρίσκονται στο τέλος του παρόντος κεφαλαίου, με σκοπό την πιο εύληπτη κατανόηση τους. Στην Case 1 παρουσιάζονται η κατανομή της ισχύος εξόδου των μονάδων και η συνεισφορά τους στους 3 τύπους εφεδρείας, όπως αυτές προκύπτουν από την ανάλυση με τη βοήθεια του προγράμματος GAMS. Στην Case 2 παρουσιάζεται η νέα κατανομή της ισχύος και η νέα συνεισφορά των μονάδων σε εφεδρεία, εξαιτίας της ενδεχόμενης οριακής αύξησης της ζήτησης φορτίου ή της απαίτησης του Συστήματος σε εφεδρεία, ανάλογα με την περίπτωση που μελετάται. Σε κίτρινο φόντο εισάγεται το κόστος των ποσοτήτων που αυξάνονται στην Case 2, ενώ σε πράσινο το κόστος των ποσοτήτων που μειώνονται. Τα κέρδη και οι επιβαρύνσεις, στις οποίες υπόκειται το Σύστημα, συνοψίζονται στον τελευταίο πίνακα του κάθε παραδείγματος, με σκοπό την συνοπτική παρουσίαση των αποτελεσμάτων και του τρόπου υπολογισμού της Ο.Τ.Σ. και των τιμών εκκαθάρισης των επικουρικών υπηρεσιών. Αντίστοιχοι πίνακες παρατίθενται στο τέλος καθενός από τα κεφάλαια που ακολουθούν Τριτεύουσα Εφεδρεία Τέλος, η τριτεύουσα ρύθμιση του Συστήματος επιτυγχάνεται κυρίως μέσω της παροχής τριτεύουσας μη στρεφόμενης εφεδρείας από τη Unit 5. Η μονάδα αιχμής βρίσκεται κατά τη διάρκεια του μεγαλυτέρου μέρους της Ημέρας Κατανομής εκτός δικτύου και έτσι έχει τη δυνατότητα να προσφέρει και τα 120 MW μη στρεφόμενης εφεδρείας που διαθέτει, για την κάλυψη των αναγκών του Συστήματος. Τριτεύουσα μη στρεφόμενη εφεδρεία παρέχει και η Unit 4 κατά το χρονικό διάστημα που βρίσκεται εκτός λειτουργίας. Τις ώρες κατά τις οποίες η μονάδα αιχμής εισάγεται στο δίκτυο λόγω της υψηλής απαίτησης φορτίου, προσφέρει στο Σύστημα τη διαφορά ως τριτεύουσα στρεφόμενη εφεδρεία. Η τιμή εκκαθάρισης του συγκεκριμένου τύπου εφεδρείας ισούται με μηδέν, καθ όλη τη διάρκεια της Ημέρας Κατανομής. Το γεγονός αυτό οφείλεται αφένος μεν στο ότι οι μονάδες καταθέτουν μη τιμολογούμενες προσφορές για την παροχή του συγκεκριμένου τύπου εφεδρείας και αφετέρου στο ότι οι μονάδες μπορούν να συνεισφέρουν μεγαλύτερη ποσότητα τριτεύουσας εφεδρείας συνολικά από αυτήν που ζητείται (ο σχετικός περιορισμός για την απαίτηση του Συστήματος στο συγκεκριμένο τύπο εφεδρείας είναι μη δεσμευτικός). Έτσι, η οποιαδήποτε οριακή αύξηση της απαίτησης του Συστήματος σε τριτεύουσα εφεδρεία δεν επιφέρει καμία μεταβολή στο συνολικό κόστος λειτουργίας του Συστήματος. 82

84 Παραδείγματα Σεναρίου 2 Στη συνέχεια παρατίθενται σε μορφή πινάκων τα παραδείγματα υπολογισμού της Οριακής Τιμής Συστήματος και της τιμής εκκαθάρισης των επικουρικών υπηρεσιών, που αναλύθηκαν στο παρόν κεφάλαιο. 83

85 Ισχύς Εξόδου Case 1 Case 2 Ορ.Κόστος Unit1 300,0 300,0 31 Unit2 306,0 305,0 31,6 Unit3 260,0 261,0 51,5 Unit4 0,0 0,0 0 Πίνακας 3.17 Unit5 0,0 0,0 0 Σενάριο 2 t=3, R2dn Πρωτεύουσα Προς τα Πάνω Πρωτεύουσα Προς τα Κάτω Case 1 Case 2 RC1 Case 1 Case 2 RC1 Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Δευτερεύουσα Προς τα Πάνω Δευτερεύουσα Προς τα Κάτω Case 1 Case 2 RC2 Case 1 Case 2 RC2 Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Τριτεύουσα Στρεφόμενη Τριτεύουσα Μη Στρεφόμενη Case 1 Case 2 RC3S Case 1 Case 2 RC3NS Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit MC RC1(up) RC1(dn) RC2(up) RC2(dn) RC3S RC3NS Άυξηση 51, Τελική Μείωση 31, Τιμή OT: 19, ,9 84

86 Ισχύς Εξόδου Case 1 Case 2 Ορ.Κόστος Unit1 300,0 300,0 31 Unit2 350,0 350,0 32 Unit3 300,0 299,0 52,5 Unit4 450,0 450,0 55 Πίνακας 3.18 Unit5 53,0 54,0 90 Σενάριο 2 t=22, R2up Πρωτεύουσα Προς τα Πάνω Πρωτεύουσα Προς τα Κάτω Case 1 Case 2 RC1 Case 1 Case 2 RC1 Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Δευτερεύουσα Προς τα Πάνω Δευτερεύουσα Προς τα Κάτω Case 1 Case 2 RC2 Case 1 Case 2 RC2 Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Τριτεύουσα Στρεφόμενη Τριτεύουσα Μη Στρεφόμενη Case 1 Case 2 RC3S Case 1 Case 2 RC3NS Unit Unit Unit Unit Unit3 19,24 19,24 0 Unit Unit Unit Unit Unit MC RC1(up) RC1(dn) RC2(up) RC2(dn) RC3S RC3NS Άυξηση Τελική Μείωση 52, Τιμή OT: 37, ,5 85

87 3.4.3 Σενάριο 3 ο Στο 3 ο σενάριο, οι μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας καταθέτουν πλέον τιμολογούμενες προσφορές για την παροχή πρωτεύουσας, δευτερεύουσας και τριτεύουσας μη στρεφόμενης εφεδρείας. Η ωριαία ζήτηση φορτίου, η κατανομή της ισχύος εξόδου των μονάδων και η συνεισφορά σε τριτεύουσα στρεφόμενη και μη στρεφόμενη εφεδρεία παρουσιάζονται στους Πίνακες και στα Γραφήματα Η Οριακή Τιμή Συστήματος και οι τιμές εκκαθάρισης των επικουρικών υπηρεσιών παρουσιάζονται στον Πίνακα Μονάδες Μονάδες Μονάδες Ζήτηση Βάσης Κυμ. Φορτίου Αιχμής Φορτίου Unit1 Unit2 Unit3 Unit4 Unit5 (MW) Πίνακας 3.19 Κατανομή Ισχύος Εξόδου (Σενάριο 3). 86

88 Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Πίνακας 3.20 Συνεισφορά Τριτεύουσας Στρεφόμενης Εφεδρείας (Σενάριο 3) Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Πίνακας 3.21 Συνεισφορά Τριτεύουσας Μη Στρεφόμενης Εφεδρείας (Σενάριο 3) 87

89 Οριακή Τιμή Τιμή Τιμή Τιμή Τιμή Τιμή Εκκαθάρισης Εκκαθάρισης Εκκαθάρισης Εκκαθάρισης Εκκαθάρισης Συστήματος R1 up R1 down R2 up R2down R3 ( /MWh) ( /MW&h) ( /MW&h) ( /MW&h) ( /MW&h) ( /MW&h) 1 30,60 1,01 1,01 2,51 23,41 0, ,03 1,04 1,01 2,51 22,98 0, ,60 1,04 1,01 2,51 22,41 0, ,20 1,04 1,01 2,51 22,81 0, ,20 1,04 1,01 2,51 22,81 0, ,60 1,04 1,01 2,51 22,41 0, ,50 1,51 1,01 2,51 2,51 0, ,50 1,51 1,01 2,51 2,51 0, ,00 1,51 1,01 3,01 2,51 0, ,00 1,51 1,01 2,55 2,55 0, ,50 1,51 1,01 3,05 2,55 0, ,00 1,51 1,01 5,01 2,51 0, ,50 1,51 1,01 3,05 2,55 0, ,50 1,51 1,01 3,05 2,55 0, ,00 1,51 1,01 2,55 2,55 0, ,00 1,51 1,01 2,55 2,51 0, ,00 1,51 1,01 3,01 2,51 0, ,50 1,51 1,01 2,51 2,51 0, ,50 1,51 1,01 2,51 2,51 0, ,54 1,51 1,01 2,55 2,51 0, ,50 1,51 1,01 3,05 2,55 0, ,00 1,51 1,01 40,01 2,51 0, ,50 1,51 1,01 2,55 3,05 0, ,50 1,51 1,01 2,51 2,51 0,00 Πίνακας 3.22 Οριακή Τιμή Συστήματος και Τιμές Εκκαθάρισης των Επικουρικών Υπηρεσιών (Σενάριο 3) 88

90 1600 Κατανομή Ισχύος Εξόδου και Οριακή Τιμή Συστήματος Ισχύς Εξόδου (MW) Οριακή Τιμή Συστήματος ( /MWh) Ώρες (h) 0.00 Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 ΟΤΣ Γράφημα

91 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Πρωτεύουσας Προς τα Πάνω Εφεδρείας Ισχύς R1up (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R1up ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE R1up Γράφημα 3.16 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Πρωτεύουσας Προς τα Κάτω Εφεδρείας Ισχύς R1dn (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R1dn ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE R1dn Γράφημα

92 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Δευτερεύουσας Προς τα Πάνω Εφεδρείας Ισχύς R2up (MW) Τιμλη Εκκαθάρισης R2up ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE R2up Γράφημα 3.18 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Δευτερεύουσας Προς τα Κάτω Εφεδρείας Ισχύς R2dn (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R2dn ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE R2dn Γράφημα

93 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Τριτεύουσας Στρεφόμενης Εφεδρείας Ισχύς R3S (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R3 ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE R3 Γράφημα 3.20 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Τριτεύουσας Μη Στρεφόμενης Εφεδρείας Ισχύς R3NS (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R3 ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE R3 Γράφημα

94 Κατανομή Ισχύος Εξόδου και Οριακή Τιμή Συστήματος Η κατανομή της ισχύος εξόδου των μονάδων παραγωγής παρουσιάζει παρόμοια μορφή με αυτή του σεναρίου 2. Λόγω της χαμηλής ζήτησης φορτίου κατά τις πρώτες πρωινές ώρες της Ημέρας Κατανομής, η Unit 4 τίθεται εκτός λειτουργίας. Η μονάδα παραμένει σε αυτή τη λειτουργική κατάσταση μέχρι και την ώρα t=7, ώρα κατά την οποία, εξαιτίας της αύξησης του φορτίου, λαμβάνει εντολή κατανομής. Η Unit 3 λειτουργεί κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής, έτσι ώστε να προσφέρει την αναγκαία για το Σύστημα δευτερεύουσα εφεδρεία. Η Οριακή Τιμή Συστήματος διαμορφώνεται κατά τη διάρκεια των ωρών από t=1 εώς και t=7 από τις μονάδες βάσης και για το λόγο αυτό λαμβάνει τιμές μεταξύ των 30.6 /MWh και 31.6 /MWh. Μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι την ώρα t=2 η ΟΤΣ ισούται με /MWh, τιμή η οποία δεν αντιστοιχεί σε κάποιο από τα οριακά κόστη των μπλοκ ισχύος των μονάδων παραγωγής. Το φαινόμενο αυτό εξετάζεται αναλυτικότερα στη συνέχεια του κεφαλαίου. Από την ώρα t=6 και μετά παρατηρείται μία ραγδαία αύξηση της ζήτησης φορτίου, η οποία έχει ως αποτέλεσμα την επανένταξη της Unit 4 στο δίκτυο και την αναγκαστική λειτουργία των μονάδων βάσης στα όρια των δυνατοτήτων τους, με απώτερο σκοπό την οικονομικότερη λειτουργία του Συστήματος. Οι μονάδες κυμαινόμενου φορτίου είναι αυτές που καθορίζουν πλέον την Οριακή Τιμή Συστήματος, και για το λόγο αυτό η Ο.Τ.Σ. λαμβάνει τιμές μεταξύ των 51.5 /MWh και 53.5 /MWh. Τις ώρες t=13 και t=14, εισάγεται στο δίκτυο η ακριβή μονάδα αιχμής για να καλύψει την υψηλή απαίτηση του φορτίου σε ενέργεια και εφεδρεία. Η Unit 5 λειτουργεί στο τεχνικό της ελάχιστο και ως εκ τούτου δε διαμορφώνει την Ο.Τ.Σ.. Υψηλή απαίτηση του φορτίου σε ενέργεια και εφεδρεία παρατηρείται επίσης και κατά τις ώρες t=21 και t=22. Την ώρα t=22, οι μονάδες βάσης και κυμαινόμενου φορτίου λειτουργούν στα όρια των δυνατοτήτων τους, οπότε υπεύθυνη για την κάλυψη της οποιασδήποτε διακύμανσης του φορτίου είναι η Unit 5. Το οριακό κόστος λειτουργίας της συγκεκριμένης μονάδας κυμαίνεται στα 90 /MWh με 94 /MWh και για το λόγο αυτό, τη συγκεκριμένη ώρα, η Ο.Τ.Σ. αυξάνει στα 90 /MWh. Τις εναπομείνασες ώρες, μία εκ των Unit 3 και Unit 4 λειτουργεί πάνω σε κάποιο από τα όρια των μπλοκ ισχύος της, ενώ η άλλη διαμορφώνει την Ο.Τ.Σ.. Όπως έχει ήδη αναφερθεί, σε ορισμένες ώρες της Ημέρας Κατανομής, η Ο.Τ.Σ. λαμβάνει τιμές οι οποίες δεν αντιστοιχούν σε κάποιο από τα οριακά κόστη των μονάδων παραγωγής. Για την καλύτερη κατανόηση του μηχανισμού που διαμορφώνει την Οριακή Τιμή Συστήματος, μελετήθηκε μία συγκεκριμένη ώρα της Ημέρας Κατανομής, κατά την οποία η Ο.Τ.Σ. παρουσίαζε μη αναμενόμενη τιμή. Η Περίοδος Κατανομής, στην οποία αναφέρεται το παράδειγμα που ακολουθεί, είναι η t=20. Την ώρα αυτή, η ζήτηση φορτίου ισούται με 1258 MW, ενώ τα τεχνικά όρια των μονάδων παραγωγής παρουσιάζονται στον Πίνακα

95 Pmin Pmax Pmin_AGC Pmax_AGC Unit ΜΟΝΑΔΕΣ ΒΑΣΗΣ Unit Unit ΚΥΜ.ΦΟΡΤΙΟΥ Unit ΦΟΡΤ.ΑΙΧΜΗΣ Unit Πίνακας 3.23 Τεχνικά όρια των μονάδων παραγωγής Σύμφωνα με την ανάλυση που προκύπτει μέσω του προγράμματος GAMS, τη συγκεκριμένη ώρα συνεισφέρουν σε δευτερεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία τόσο η Unit 3 όσο και η Unit 4. Ως αποτέλεσμα, τα τεχνικά ελάχιστα των μονάδων κυμαινόμενου φορτίου δεν είναι τα και αλλά τα και, αφού και οι δύο μονάδες λειτουργούν κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής (Automatic Generation Control AGC). Για τον υπολογισμό της Οριακής Τιμής Συστήματος ακολουθείται η συνηθισμένη διαδικασία, η οποία αναλύθηκε στο 1 ο κεφάλαιο της παρούσας εργασίας και παρουσιάστηκε με τη μορφή παραδείγματος στο 1 ο σενάριο του 3 ου κεφαλαίου. Καταστρώνεται το αντίστοιχο διάγραμμα, στην αρχή του οποίου τοποθετούνται τα τεχνικά ελάχιστα των μονάδων που συμμετέχουν στην κάλυψη της ζήτησης φορτίου του Συστήματος και στη συνέχεια εισάγονται οι προσφορές που καταθέτουν οι μονάδες για την παροχή ισχύος, ξεκινώντας από τη φθηνότερη. Η διαδικασία συνεχίζεται εώς ότου καλυφθεί η απαίτηση του Συστήματος σε ισχύ. Στην παρούσα περίπτωση, αφού ικανοποιηθούν τα τεχνικά ελάχιστα των μονάδων, ξεκινά η διαδικασία κατάθεσης προσφορών, με τις μονάδες να βρίσκονται στα εξής μπλοκ ισχύος. Η Unit 1 βρίσκεται στο 2 ο μπλοκ ισχύος, από το οποίο μπορεί να προσφέρει άλλα 50 MW. Το οριακό κόστος του προαναφερθέντος μπλοκ είναι 29.9 /MWh. Η Unit 2 βρίσκεται στο 2 ο μπλοκ ισχύος, το οποίο έχει οριακό κόστος ίσο με 30.5 /MWh. Από το συγκεκριμένο μπλοκ, η μονάδα μπορεί να προσφέρει ακόμα 50 MW. Η Unit 3 βρίσκεται στο 2 ο μπλοκ ισχύος, από το οποίο μπορεί να προσφέρει ακόμα 50 MW. Το οριακό κόστος του συγκεκριμένου μπλοκ ισούται με 51.5 /MWh. Η Unit 4 βρίσκεται στο 3 ο μπλοκ ισχύος, το οποίο έχει οριακό κόστος ίσο με 53 /MWh. Από το προαναφερθέν μπλοκ, η μονάδα μπορεί να προσφέρει ακόμα 70 MW. Βάση των παραπάνω στοιχείων καταστρώνεται το διάγραμμα υπολογισμού της Ο.Τ.Σ.. Οι μονάδες εισάγονται με σειρά προτεραιότητας, ξεκινώντας από τη φθηνότερη, εώς ότου καλύψουν την απαίτηση του Συστήματος σε ισχύ, η οποία ισούται με 1258 MW. 94

96 Ο.Τ.Σ. ( /MWh) Τεχνικά Ελάχιστα των Units 1, 2, 3 και 4 Θεωρητική Ο.Τ.Σ.=52.5 Euros/MWh MW 1 50 MW 2 50 MW MW 30 MW MW MW MW MW MW Ισχύς (MW) Γράφημα 3.22 Θεωρητικός υπολογισμός της Οριακής Τιμής Συστήματος την ώρα t=20 Σύμφωνα με το παραπάνω διάγραμμα, οι ισχείς εξόδου των μονάδων παραγωγής είναι οι εξής: Ισχύς Εξόδου Unit1 300 ΜΟΝΑΔΕΣ ΒΑΣΗΣ Unit2 350 Unit3 308 ΚΥΜ.ΦΟΡΤΙΟΥ Unit4 300 ΦΟΡΤ.ΑΙΧΜΗΣ Unit5 0 Πίνακας 3.24 Ισχύς εξόδου των μονάδων παραγωγής κατά την ώρα t=20 Οι θεωρητικά υπολογισμένες τιμές της ισχύος εξόδου συμπίπτουν με τις αντίστοιχες που προκύπτουν μέσω του προγράμματος GAMS. Η τελευταία μονάδα που εισάγεται στο διάγραμμα είναι η Unit 3, η οποία προσφέρει συνολικά 308 MW. Το τεχνικό της μέγιστο όμως, όταν αυτή δουλεύει κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής, ισούται με 320 MW, σύμφωνα με τον Πίνακα Άρα, η συγκεκριμένη μονάδα είναι αυτή που θα καλύψει την ενδεχόμενη οριακή αύξηση του φορτίου, καθώς οι υπόλοιπες μονάδες λειτουργούν στα όρια των δυνατοτήτων τους. Για το λόγο αυτό, η Ο.Τ.Σ. ισούται με την τιμή της προσφοράς που καταθέτει η Unit 3 για το 3 ο μπλοκ ισχύος της, δηλαδή με 52.5 /MW. Παρ όλα αυτά, παρατηρείται μία απόκλιση της θεωρητικά υπολογισμένης Οριακής Τιμής Συστήματος σε σχέση με την τιμή που προκύπτει μέσω του προγράμματος GAMS, και η οποία ισούται με

97 /MWh. Το γεγονός αυτό οφείλεται στην ύπαρξη μη τιμολογούμενων προσφορών για τις Επικουρικές Υπηρεσίες. Η ισχύς εξόδου και η συνεισφορά των μονάδων στους 6 τύπους εφεδρείας την ώρα t=20 παρουσιάζονται στον Πίνακα Pout R1up R1dn R2up R2dn R3S R3NS Unit Unit Unit Unit Unit Πίνακας 3.25 Κατανομή ισχύος εξόδου και συνεισφορά των μονάδων παραγωγής στους διαφόρους τύπους εφεδρείας Όπως έχει ήδη αναφερθεί, η Unit 3 είναι η μονάδα η οποία έχει τη δυνατότητα να καλύψει οποιαδήποτε ενδεχόμενη οριακή αύξηση του φορτίου. Η μονάδα όμως αυτή, επειδή λειτουργεί κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής, έχει ως τεχνικό μέγιστο τα. Tην ώρα t=20 ισχύει η σχέση, καθώς και. Για να μπορέσει όμως να καλύψει την οριακή αύξηση του φορτίου, η Unit 3 θα πρέπει να αυξήσει την παραγωγή της στα 309 MW. Εξαιτίας όμως του περιορισμού, η προαναφερθείσα μονάδα αναγκάζεται να ελαττώσει τη συνεισφορά της σε δευτερεύουσα εφεδρεία κατά ένα MW, οπότε τελικά ισχύει. Το έλλειμμα που εμφανίζεται στην απαίτηση του Συστήματος σε δευτερεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία θα πρέπει να καλυφθεί από την αμέσως ακριβότερη μονάδα, η οποία έχει τη δυνατότητα να παρέχει το συγκεκριμένο τύπο εφεδρείας. Πράγματι, η Unit 4, η οποία δε λειτουργεί στο τεχνικό της μέγιστο, συνεισφέρει ένα επιπλέον MW σε δευτερεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία, με αποτέλεσμα να ισχύει. Επιπλέον, το άθροισμα ισούται με, τιμή η οποία αποτελεί και το τεχνικό μέγιστο της Unit 4. Άρα, η αύξηση της κατά 1 MW επιφέρει και αντίστοιχη μείωση σε μία εκ των και, καθώς η συνολική ισχύς της μονάδας δε μπορεί να ξεπεράσει την τιμή των 450 MW. Επειδή όμως δεν είναι οικονομικά συμφέρουσα η μείωση της ισχύος εξόδου της μονάδας, μεταβάλλεται κατά 1 MW η συνεισφορά της Unit 4 σε τριτεύουσα στρεφόμενη εφεδρεία. Τελικά, η συνολική συνεισφορά των μονάδων σε τριτεύουσα εφεδρεία ισούται με 211 MW, τιμή η οποία και υπερκαλύπτει την απαίτηση του Συστήματος σε εφεδρεία. Εξαιτίας της ανωτέρω συμπεριφοράς του Συστήματος, η Ο.Τ.Σ. δε λαμβάνει την τιμή που υπολογίστηκε μέσω της απλής θεωρητικής ανάλυσης. Η παραγωγή ενός επιπλέον MW επιβαρύνει το 96

98 Σύστημα με μία ποσότητα, η οποία ισούται με το οριακό κόστος της μονάδας που έχει τη δυνατότητα να καλύψει την νέα ζήτηση φορτίου. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, η μονάδα αυτή είναι η Unit 3, η οποία παρουσιάζει οριακό κόστος ίσο με 52,5 /MWh. Παράλληλα όμως, η μείωση της συνεισφοράς της προαναφερθείσας μονάδας σε δευτερεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία εξοικονομεί στο Σύστημα 2,51. Όμως, όπως προαναφέρθηκε, η μείωση της επιφέρει και μία αύξηση της κατά 1 MW, γεγονός το οποίο με τη σειρά του επιβαρύνει το Σύστημα κατά 2,55. Η τελική Οριακή Τιμή Συστήματος προκύπτει από το αλγεβρικό άθροισμα των παραπάνω τιμών και ισούται με. Η τιμή αυτή συφωνεί και με την αντίστοιχη τιμή που υπολογίστηκε με τη βοήθεια του προγράμματος GAMS. Η μεταβολή της συνεισφοράς της Unit 4 σε τριτεύουσα στρεφόμενη εφεδρεία δεν επηρεάζει την Οριακή Τιμή Συστήματος, καθώς η προσφορά που καταθέτει η προαναφερθείσα μονάδα για την παροχή του συγκεκριμένου τύπου εφεδρείας είναι μη τιμολογούμενη και ο περιορισμός του προβλήματος για το ισοζύγιο τριτεύουσας εφεδρείας είναι μη δεσμευτικός. Η αύξηση της Οριακής Τιμής Συστήματος κατά 0.04 ουσιαστικά εκφράζει την αποζημίωση που πρέπει να εισπράξει η Unit 3 για την παροχή του ενός επιπλέον MW που απαιτείται για την κάλυψη της ενδεχόμενης οριακής αύξησης της ζήτησης φορτίου. Η τιμή εκκαθάρισης της δευτερεύουσας προς τα πάνω εφεδρείας, την ώρα t=20, ισούται με 2.55, οπότε η Unit 3 κερδίζει για κάθε MW δευτερεύουσας εφεδρείας που προσφέρει. Έτσι, η αναγκαστική ελάττωση της συνεισφοράς της παραπάνω μονάδας στο συγκεκριμένο τύπο εφεδρείας αποτρέπει τη Unit 3 από το να εισπράξει εξαιτίας της διαφοράς μεταξύ της προσφοράς που αυτή καταθέτει για την παροχή της προαναφερθείσας υπηρεσίας και της τιμής εκκαθάρισης της δευτερεύουσας προς τα πάνω εφεδρείας. Για το λόγο αυτό, το χρηματικό αυτό ποσό προστίθεται στην Ο.Τ.Σ. έτσι ώστε η Unit 3 να αποζημιωθεί για τη μείωση της συνεισφοράς της σε δευτερεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία, στην περίπτωση της οριακής αύξησης της ζήτησης φορτίου. Βάση της παραπάνω λογικής των αποζημιώσεων εξηγούνται οι μη αναμενόμενες τιμές που παρατηρούνται στην Οριακή Τιμή Συστήματος και στις τιμές εκκαθάρισης των επικουρικών υπηρεσιών, σε όλα τα σενάρια της παρούσας εργασίας. Σύμφωνα με την παραπάνω μέθοδο υπολογίζεται η Οριακή Τιμή Συστήματος σε όλες τις ώρες κατά τις οποίες η Ο.Τ.Σ. λαμβάνει τιμή, η οποία δεν αντιστοιχεί σε κάποιο από τα οριακά κόστη των μονάδων παραγωγής Πρωτεύουσα Εφεδρεία Κατά τη διάρκεια των ωρών t=1 και t=2, υπεύθυνη για την κάλυψη των αναγκών του Συστήματος σε πρωτεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία είναι η Unit 1, η οποία καταθέτει την οικονομικότερη προσφορά. Στο χρονικό διάστημα από t=3 εώς και t=6, η Unit 1 λειτουργεί στο μέγιστο των δυνατοτήτων της, οπότε η Unit 2 είναι η μονάδα, η οποία ως η αμέσως ακριβότερη, αναλαμβάνει να συνεισφέρει σε πρωτεύουσα 97

99 προς τα πάνω εφεδρεία. Από την ώρα t=7 και μέχρι το τέλος της Ημέρας Κατανομής, η ζήτηση φορτίου αυξάνει με συνέπεια οι μονάδες βάσης να λειτουργούν στο τεχνικό τους μέγιστο. Δυνατότητα παροχής πρωτεύουσας προς τα πάνω εφεδρείας, έχουν πλέον οι μονάδες κυμαινόμενου φορτίου. Προτεραιότητα στην παροχή εφεδρείας έχει η Unit 3 ως η φθηνότερη εκ των δύο (αναφορικά με το κόστος για την παροχή πρωτεύουσας εφεδρείας και όχι με το οριακό κόστος παραγωγής). Η Τιμή Εκκαθάρισης του συγκεκριμένου τύπου εφεδρείας ισούται με το πρόσθετο κόστος της μονάδας η οποία συνεισφέρει σε πρωτεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία. Τιμές οι οποίες δεν αντιστοιχούν σε κάποιο από τα επιπρόσθετα κόστη παροχής της προαναφερθείσας υπηρεσίας δεν εμφανίζονται στο παρόν σενάριο. Το γεγονός αυτό οφείλεται στο ότι ανά πάσα χρονική στιγμή υπάρχει έστω και μία μονάδα η οποία δε λειτουργεί κοντά στο τεχνικό της μέγιστο και είναι ικανή να καλύψει την οριακή αύξηση της απαίτησης του Συστήματος σε πρωτεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία. Ενδιαφέρον παρουσιάζει επίσης το γεγονός ότι κατά τη διάρκεια της ώρας t=2, ενώ η Unit 1 είναι υπεύθυνη για την κάλυψη της απαίτησης του Συστήματος σε πρωτεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία, την τιμή εκκαθάρισης της αντίστοιχης υπηρεσίας την καθορίζει η Unit 2. Αυτό οφείλεται στο ότι ενδεχόμενη αύξηση της απαίτησης του Συστήματος σε πρωτεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία θα καλυφθεί από τη Unit 2, η οποία λειτουργεί μακριά από το τεχνικό της μέγιστο, σε αντίθεση με τη Unit 1, η οποία βρίσκεται στο όριο λειτουργίας της, καθώς. Η κατανομή της πρωτεύουσας προς τα κάτω εφεδρείας είναι πιο απλή, καθώς η απαίτηση του συστήματος καλύπτεται εξ ολοκλήρου από την Unit 1, η οποία καταθέτει την οικονομικότερη προσφορά και λειτουργεί σε κάθε Περίοδο της Ημέρας Κατανομής σχεδόν στο άνω όριο των δυνατοτήτων της. Για το λόγο αυτό η Τιμή Εκκαθάρισης του συγκεκριμένου τύπου εφεδρείας παραμένει σταθερή και ίση με 1.01 /MW&h, καθώς οποιαδήποτε οριακή άυξηση της απαίτησης του Συστήματος σε πρωτεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία θα καλυφθεί εξ ολοκλήρου από τη φθηνή Unit Δευτερεύουσα Εφεδρεία Στις ώρες χαμηλού φορτίου, δευτερεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία προσφέρει η Unit 3, καθώς η Unit 4 βρίσκεται εκτός λειτουργίας. Αντίθετα, στις ώρες υψηλού φορτίου προτιμάται να παρέχει εφεδρεία η Unit 4, ενώ την ώρα t=20 συνεισφέρουν σε δευτερεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία και οι δύο μονάδες κυμαινόμενου φορτίου. Η Τιμή Εκκαθάρισης της δευτερεύουσας προς τα πάνω εφεδρείας, σε κάθε Περίοδο Κατανομής, προκύπτει από το πρόσθετο κόστος της κάθε μονάδας, όταν αυτή συνεισφέρει στον παραπάνω τύπο εφεδρείας. Ενδιαφέρον παρουσιάζει επίσης το γεγονός, ότι την ώρα t=22 η Τιμή Εκκαθάρισης ισούται με 98

100 40.01 /MWh, γεγονός που οφείλεται στην ιδιαίτερα υψηλή τιμή που λαμβάνει η Ο.Τ.Σ. ( 90 /MWh ) τη συγκεκριμένη ώρα. Την ώρα αυτή, η οριακή αύξηση της απαίτησης του Συστήματος σε δευτερεύουσα προς τα πάνω εφεδρεία καλύπτεται από τη Unit 3, η οποία αυξάνει τη συνεισφορά της στο συγκεκριμένο τύπο εφεδρείας κατά 1 MW. Παράλληλα όμως, η μονάδα θα πρέπει να μειώσει την παραγωγή της ισχύος εξόδου της κατά ένα αντίστοιχο ποσό, έτσι ώστε το άθροισμα να παραμείνει σταθερό και ίσο με το τεχνικό μέγιστο της μονάδας, όταν αυτή δουλεύει κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής, δηλαδή με Η διαδικασία αυτή επιβαρύνει το Σύστημα με 2,51, ενώ εξοικονομούνται 52.5 εξαιτίας της μείωσης της ισχύος εξόδου της προαναφερθείσας μονάδας. Ταυτόχρονα, για να διατηρηθεί το ισοζύγιο ισχύος, αναγκάζεται η Unit 5, ως η μόνη διαθέσιμη μονάδα, να αυξήσει την παραγωγή της κατά 1 MW γεγονός το οποίο επιφέρει ένα κόστος της τάξεως των 90. Τελικά, η τιμή εκκαθάρισης της δευτερεύουσας προς τα πάνω εφεδρείας για την ώρα t=22 ισούται με το αλγεβρικό άθροισμα των παραπάνω ποσοτήτων, δηλαδή με, τιμή η οποία συμφωνεί και με το αποτέλεσμα που προκύπτει με τη βοήθεια του προγράμματος GAMS. Με τον ίδιο ακριβώς τρόπο καθορίζεται η τιμή εκκαθάρισης σε κάθε ώρα της Ημέρας Κατανομής, κατά την οποία η τιμή αυτή δεν ισούται με το πρόσθετο κόστος παροχής δευτερεύουσας εφεδρείας της μονάδας που συνεισφέρει στο συγκεκριμένο τύπο εφεδερίας. Αντίστοιχα, δευτερεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία, παρέχει κυρίως η Unit 3, ώντας η φθηνότερη εκ των δύο μονάδων κυμαινόμενου φορτίου. Δευτερεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία παρέχει η Unit 4 κυρίως στις ώρες υψηλού φορτίου, όπου συμφέρει η Unit 3 να μη λειτουργεί κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής αλλά κοντά στο τεχνικό της μέγιστο, έτσι ώστε να μπορεί να προσφέρει την αναγκαία ενέργεια για την κάλυψη της ζήτησης φορτίου και να εξασφαλίζεται η οικονομικότερη λειτουργία του Συστήματος. Η Τιμή Εκκαθάρισης της δευτερεύουσας προς τα κάτω εφεδρείας λαμβάνει ιδιαίτερα υψηλές τιμές στις ώρες χαμηλού φορτίου. Με τον τρόπο αυτό αποζημιώνεται η μονάδα κυμαινόμενου φορτίου για την παροχή δευτερεύουσας εφεδρείας, καθώς κατά τη διάρκεια των πρώτων ωρών της Ημέρας Κατανομής, η Οριακή Τιμή Συστήματος καθορίζεται από τις μονάδες βάσης, ενώ δευτερεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία προσφέρει η Unit 3. Η μέθοδος υπολογισμού της τιμής εκκαθάρισης της δευτερεύουσας προς τα κάτω εφεδρείας είναι ακριβώς ίδια με αυτήν που παρουσιάστηκε στο 2 ο σενάριο για τις αντίστοιχες ώρες. Ειδικότερα, την ώρα t=23, δευτερεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία παρέχει η Unit 4. H τιμή εκκαθάρισης αυτού του τύπου εφεδρείας λαμβάνει τιμή η οποία δεν ισούται με το πρόσθετο κόστος παροχής δευτερεύουσας εφεδρείας της Unit 4. Το τεχνικό ελάχιστο της Unit 4, όταν αυτή λειτουργεί κάτω από Αυτόματο Έλεγχο Παραγωγής ισούται με. Επειδή όμως η Unit 4 είναι η 99

101 μονάδα που καλύπτει την απαίτηση του Συστήματος σε δευτερεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία, η συνολική ισχύς εξόδου της είναι. Για να καλύψει η συγκεκριμένη μονάδα την οριακή αύξηση της απαίτησης του Συστήματος σε δευτερεύουσα προς τα κάτω εφεδρεία, θα πρέπει να αυξήσει την παραγωγή της κατά ένα MW, έτσι ώστε να παράγει συνολικά 321 MW. Εξαιτίας των παραπάνω, το Σύστημα επιβαρύνεται με 53. Παράλληλα, για να διατηρηθεί το ισοζύγιο ισχύος, θα πρέπει η Unit 3, ως η ακριβότερη μονάδα, να ελαττώσει την παραγωγή της κατά ένα αντίστοιχο ποσό ενέργειας. Με τον τρόπο αυτό, το Σύστημα εξοικονομεί Η τιμή εκκαθάρισης της δευτερεύουσας προς τα κάτω εφεδρείας ισούται με το αλγεβρικό άθροισμα, όπου η τιμή 2.55 /MW&h είναι το πρόσθετο κόστος παροχής δευτερεύουσας εφεδρείας από τη Unit Τριτεύουσα Εφεδρεία Στο συγκεκριμένο σενάριο, η Unit 5 δε δύναται να προσφέρει απεριόριστη τριτεύουσα μη στρεφόμενη εφεδρεία, καθώς αυτή πλέον κοστολογείται. Η κάλυψη της απαίτησης του συστήματος σε τριτεύουσα ρύθμιση γίνεται κυρίως μέσω της τριτεύουσας στρεφόμενης εφεδρείας, η οποία παραμένει μη τιμολογούμενη. Η Unit 3 παρέχει σε όλες τις ώρες της Ημέρας Κατανομής στρεφόμενη εφεδρεία, καθώς δε λειτυργεί ποτέ στο τεχνικό της μέγιστο. Επίσης, η Unit 4 συνεισφέρει από την ώρα t=9 και μετά σε στρεφόμενη εφεδρεία, καθώς κατά τη διάρκεια των προηγούμενων ωρών είτε βρισκόταν εκτός λειτουργίας είτε σε κάποια εκ των φάσεων συγχρονισμού, παραμονής σε ενδιάμεσο φορτίο ή αποσυγχρονισμού. Η Τιμή Εκκαθάρισης της τριτεύουσας εφεδρείας ισούται με μηδεν καθ όλη τη διάρκεια της Ημέρας Κατανομής, καθώς οποιαδήποτε ενδεχόμενη αύξηση της απαίτησης του Συστήματος στο συγκεκριμένο τύπο εφεδρείας κατά ένα MW, θα καλυφθεί από τη στρεφόμενη εφεδρεία, η οποία και δεν κοστολογείται. Στα παραπάνω, συνηγορεί και το γεγονός ότι ο περιορισμός του προβλήματος για το ισοζύγιο τριτεύουσας εφεδρείας είναι μη δεσμευτικός Παραδείγματα Σεναρίου 3 Στη συνέχεια παρατίθενται σε μορφή πινάκων τα παραδείγματα υπολογισμού της Οριακής Τιμής Συστήματος και της τιμής εκκαθάρισης των επικουρικών υπηρεσιών, που αναλύθηκαν στο παρόν κεφάλαιο. 100

102 Ισχύς Εξόδου Case 1 Case 2 Ορ.Κόστος Unit1 300,0 300,0 31 Unit2 350,0 350,0 32 Unit3 308,0 309,0 52,5 Unit4 300,0 300,0 53 Πίνακας 3.26 Unit5 0,0 0,0 0 Σενάριο 3 t=20, Φορτίο Πρωτεύουσα Προς τα Πάνω Πρωτεύουσα Προς τα Κάτω Case 1 Case 2 RC1 Case 1 Case 2 RC1 Unit ,01 Unit ,01 Unit ,04 Unit ,04 Unit ,51 Unit ,51 Unit ,55 Unit ,55 Unit ,00 Unit ,00 Δευτερεύουσα Προς τα Πάνω Δευτερεύουσα Προς τα Κάτω Case 1 Case 2 RC2 Case 1 Case 2 RC2 Unit Unit Unit Unit Unit ,51 Unit ,51 Unit ,55 Unit ,55 Unit Unit Τριτεύουσα Στρεφόμενη Τριτεύουσα Μη Στρεφόμενη Case 1 Case 2 RC3S Case 1 Case 2 RC3NS Unit Unit ,01 Unit Unit ,03 Unit Unit ,07 Unit Unit ,1 Unit Unit ,3 MC RC1(up) RC1(dn) RC2(up) RC2(dn) RC3S RC3NS Άυξηση 52, , Τελική Μείωση , Τιμή OT: 52, , ,54 101

103 Ισχύς Εξόδου Case 1 Case 2 Ορ.Κόστος Unit1 300,0 300,0 31 Unit2 350,0 350,0 32 Unit3 300,0 299,0 52,5 Unit4 450,0 450,0 55 Πίνακας 3.27 Unit5 53,0 54,0 90 Σενάριο 3 t=22, R2up Πρωτεύουσα Προς τα Πάνω Πρωτεύουσα Προς τα Κάτω Case 1 Case 2 RC1 Case 1 Case 2 RC1 Unit ,01 Unit ,01 Unit ,04 Unit ,04 Unit ,51 Unit ,51 Unit ,55 Unit ,55 Unit ,00 Unit ,00 Δευτερεύουσα Προς τα Πάνω Δευτερεύουσα Προς τα Κάτω Case 1 Case 2 RC2 Case 1 Case 2 RC2 Unit Unit Unit Unit Unit ,51 Unit ,51 Unit ,55 Unit ,55 Unit Unit Τριτεύουσα Στρεφόμενη Τριτεύουσα Μη Στρεφόμενη Case 1 Case 2 RC3S Case 1 Case 2 RC3NS Unit Unit ,01 Unit Unit ,03 Unit Unit ,07 Unit Unit ,1 Unit Unit ,3 MC RC1(up) RC1(dn) RC2(up) RC2(dn) RC3S RC3NS Άυξηση , Τελική Μείωση 52, Τιμή OT: 37, , ,01 102

104 Ισχύς Εξόδου Case 1 Case 2 Ορ.Κόστος Unit1 300,0 300,0 31 Unit2 350,0 350,0 32 Unit3 329,0 328,0 52,5 Unit4 320,0 321,0 53 Πίνακας 3.28 Unit5 0,0 0,0 0 Σενάριο 3 t=23, R2dn Πρωτεύουσα Προς τα Πάνω Πρωτεύουσα Προς τα Κάτω Case 1 Case 2 RC1 Case 1 Case 2 RC1 Unit ,01 Unit ,01 Unit ,04 Unit ,04 Unit ,51 Unit ,51 Unit ,55 Unit ,55 Unit ,00 Unit ,00 Δευτερεύουσα Προς τα Πάνω Δευτερεύουσα Προς τα Κάτω Case 1 Case 2 RC2 Case 1 Case 2 RC2 Unit Unit Unit Unit Unit ,51 Unit ,51 Unit ,55 Unit ,55 Unit Unit Τριτεύουσα Στρεφόμενη Τριτεύουσα Μη Στρεφόμενη Case 1 Case 2 RC3S Case 1 Case 2 RC3NS Unit Unit ,01 Unit Unit ,03 Unit Unit ,07 Unit Unit ,1 Unit Unit ,3 MC RC1(up) RC1(dn) RC2(up) RC2(dn) RC3S RC3NS Άυξηση , Τελική Μείωση 52, Τιμή OT: 0, , ,05 103

105 3.4.4 Σενάριο 4 ο Το συγκεκριμένο σενάριο ουσιαστικά αποτελεί προέκταση του προηγουμένου, προκειμένου να μελετηθεί η επίδραση της τιμολογούμενης πλέον τριτεύουσας στρεφόμενης εφεδρείας, στην Οριακή Τιμή Συστήματος και στις Τιμές Εκκαθάρισης των Επικουρικών Υπηρεσιών. Η ωριαία ζήτηση φορτίου, η κατανομή της ισχύος εξόδου των μονάδων και η συνεισφορά σε τριτεύουσα στρεφόμενη και μη στρεφόμενη εφεδρεία παρουσιάζονται στους Πίνακες και στα Γραφήματα Η Οριακή Τιμή Συστήματος και οι τιμές εκκαθάρισης των επικουρικών υπηρεσιών παρουσιάζονται στον Πίνακα Μονάδες Μονάδες Μονάδες Ζήτηση Βάσης Κυμ. Φορτίου Αιχμής Φορτίου Unit1 Unit2 Unit3 Unit4 Unit5 (MW) Πίνακας 3.29 Κατανομή ισχύος εξόδου (Σενάριο 4) 104

106 Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit Unit , Unit , Unit Unit Unit Unit , Unit , Πίνακας 3.30 Συνεισφορά τριτεύουσας στρεφόμενης εφεδρείας (Σενάριο 4) Unit Unit Unit Unit Unit5 79,84 72,4 69,28 67,6 66,48 68,4 74,24 86, Unit Unit Unit Unit Unit5 98, ,36 111, , Unit Unit Unit Unit Unit5 98,96 98,08 98,08 100, ,92 94,64 Πίνακας 3.31 Συνεισφορά τριτεύουσας μη στρεφόμενης εφεδρείας (Σενάριο 4) 105

107 Οριακή Τιμή Τιμή Τιμή Τιμή Τιμή Τιμή Εκκαθάρισης Εκκαθάρισης Εκκαθάρισης Εκκαθάρισης Εκκαθάρισης Συστήματος R1 up R1 down R2 up R2down R3 ( /MWh) ( /MW&h) ( /MW&h) ( /MW&h) ( /MW&h) ( /MW&h) 1 30,60 1,01 1,01 2,51 23,41 2, ,03 1,04 1,01 2,51 22,98 2, ,60 1,04 1,01 2,51 22,41 2, ,20 1,04 1,01 2,51 22,81 2, ,20 1,04 1,01 2,51 22,81 2, ,60 1,04 1,01 2,51 22,41 2, ,50 1,51 1,01 2,51 2,51 2, ,50 1,51 1,01 2,51 2,51 2, ,00 1,51 1,01 3,01 2,51 2, ,00 1,51 1,01 2,55 2,55 2, ,50 1,51 1,01 3,05 2,55 2, ,00 1,51 1,01 5,01 2,51 2, ,55 1,56 1,01 3,10 2,55 3, ,53 1,54 1,01 3,08 2,55 3, ,00 1,51 1,01 2,55 2,55 2, ,00 1,51 1,01 2,55 2,51 2, ,00 1,51 1,01 3,01 2,51 2, ,50 1,51 1,01 2,51 2,51 2, ,50 1,51 1,01 2,51 2,51 2, ,54 1,51 1,01 2,55 2,51 2, ,53 1,54 1,01 3,08 2,55 3, ,00 1,56 1,01 40,01 2,51 3, ,50 1,51 1,01 2,55 3,05 2, ,50 1,51 1,01 2,51 2,51 2,30 Πίνακας 3.32 Οριακή Τιμή Συστήματος και Τιμές Εκκαθάρισης των Επικουρικών Υπηρεσιών (Σενάριο 4) 106

108 1600 Κατανομή Ισχύος Εξόδου και Οριακή Τιμή Συστήματος Ισχύς Εξόδου (MW) Οριακή Τιμή Συστήματος ( /MWh) Ώρες (h) 0.00 Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 ΟΤΣ Γράφημα

109 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Πρωτεύουσας Προς τα Πάνω Εφεδρείας Ισχύς R1up (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R1up ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE R1up Γράφημα 3.24 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Πρωτεύουσας Προς τα Κάτω Εφεδρείας Ισχύς R1dn (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R1dn ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE R1dn Γράφημα

110 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Δευτερεύουσας Προς τα Πάνω Εφεδρείας Ισχύς R2up (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R2up ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE R2up Γράφημα 3.26 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Δευτερεύουσας Προς τα Κάτω Εφεδρείας Ισχύς R2dn (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R2dn ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE R2dn Γράφημα

111 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Τριτεύουσας Στρεφόμενης Εφεδρείας Ισχύς R3S (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R3 ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE R3 Γράφημα 3.28 Συνεισφορά και Τιμή Εκκαθάρισης Τριτεύουσας Μη Στρεφόμενης Εφεδρείας Ισχύς R3NS (MW) Τιμή Εκκαθάρισης R3 ( /MW&h) Ώρες (h) Unit 1 Unit 2 Unit 3 Unit 4 Unit 5 TE R3 Γράφημα