Διαχείριση Ηλεκτρικής Ενέργειας Ζήτηση Ηλεκτρικής Ενέργειας-Φορτίο

Transcript

1 Διαχείριση Ηλεκτρικής Ενέργειας Ζήτηση Ηλεκτρικής Ενέργειας-Φορτίο Αλέξανδρος Φλάμος Επίκουρος Καθηγητής Τσίλη Μαρίνα Δρ Ηλ/γος Μηχ/κος Γραφείο 312, Κεντρικό Κτίριο Τηλέφωνο:

2 Ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας 2 Συνολική κατανάλωση ενέργειας ανά τομέα Πηγή:Greece 2011, European Commission, DG Energy, A1 June 2011

3 Ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας 3 Συνολική κατανάλωση ενέργειας ανά τομέα Πηγή:Greece 2011, European Commission, DG Energy, A1 June 2011

4 Διακυμάνσεις ζήτησης 4 Ετήσιες και εποχιακές Ετήσιες Προκαλούνται λόγω της οικονομικής ανάπτυξης Εμπειρικός κανόνας: Σε ανεπτυγμένες οικονομίες, ο ρυθμός ανάπτυξης του φορτίου είναι περίπου ίσος με το ρυθμό οικονομικής ανάπτυξης Σε αναπτυσσόμενες οικονομίες, ο ρυθμός ανάπτυξης του φορτίου είναι περίπου διπλάσιος από το ρυθμό οικονομικής ανάπτυξης Εποχιακές Προκαλούνται λόγω Μεταβολών των κλιματικών συνθηκών Μεταβολών στη χρήση συσκευών (π.χ. φωτισμός, κλιματισμός)

5 Διακυμάνσεις ζήτησης 5 Εβδομαδιαίες και ημερήσιες Εβδομαδιαίες Προκαλούνται λόγω των αλλαγών ανάμεσα στις δραστηριότητες των καθημερινών ημερών της εβδομάδας και του Σαββατοκύριακου Ημερήσιες Προκαλούνται λόγω Μεταβολών των δραστηριοτήτων κατά τη διάρκεια της ημέρας Μεταβολών στις τιμές πώλησης της ηλεκτρικής ενέργειας (π.χ. νυχτερινό τιμολόγιο)

6 Καμπύλη φορτίου 6 Χρονική μεταβολή της ζήτησης (σε W, αναφέρεται δηλαδή στη ζήτηση ισχύος) κατά τη διάρκεια ενός συγκεκριμένου χρονικού διαστήματος (ημέρα, έτος κλπ)

7 Καμπύλη φορτίου 7 Το εμβαδό κάτω από την καμπύλη φορτίου είναι ίσο με την ενέργεια που αντιστοιχεί στο δεδομένο χρονικό διάστημα (ισχύς*χρόνος=ενέργεια) Αιχμή φορτίου = η μέγιστη τιμή ισχύος στην καμπύλη φορτίου Συντελεστής φορτίου = αιχμή φορτίου/μέση τιμή φορτίου Συντελεστής φορτίου = εμβαδό καμπύλης φορτίου/εμβαδό παραλληλογράμμου= Ενεργεια κατα το χρονικο διαστημα t Αιχμη χρονικο διαστημα t Αιχμή (W) Ενέργεια (Wh) Μέσο φορτίο (W) t (h)

8 Καμπύλη φορτίου 8 Ρυθμός ανάπτυξης φορτίου Εάν ο ετήσιος ρυθμός ανάπτυξης φορτίου είναι r (%) και P 0 το φορτίο κατά το έτος 0, τότε, το φορτίο το έτος n υπολογίζεται από τη σχέση P n = P 0 (1 + r) n O υπολογισμός θα πρέπει να γίνει για όλα τα σημεία της καμπύλης φορτίου

9 Καμπύλη φορτίου 9 Συντελεστές ετεροχρονισμού Σε μια ηλεκτρική εγκατάσταση, οι τροφοδοτούμενες καταναλώσεις δεν λειτουργούν ποτέ όλες μαζί ή διαφορετικά είναι σπάνιο έως απίθανο οι καταναλώσεις αυτές να απορροφούν συγχρόνως την ονομαστική τους ισχύ. Ο ετεροχρονισμός της λειτουργίας των ηλεκτρικών συσκευών λαμβάνεται υπόψη με την εφαρμογή κατάλληλων συντελεστών ετεροχρονισμού, με βάση τους οποίους μπορεί να υπολογιστεί η συνολική κατανάλωσή τους σε κάθε ώρα της ημέρας.

10 10 Παράδειγμα 1 Υπολογισμός καμπύλης φορτίου οικιακού καταναλωτή

11 11 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής 1. Συγκεντρώνονται και καταγράφονται τα ηλεκτρικά φορτία της οικίας. 2. Καταγράφεται η ονομαστική ισχύς του κάθε φορτίου (σε όσες περιπτώσεις είναι γνωστή από τον κατασκευαστή) ή υπολογίζεται βάσει του είδους του φορτίου. 3. Καταγράφονται οι ώρες της ημέρας κατά τις οποίες αναμένεται να λειτουργεί το φορτίο και το ποσοστό της ονομαστικής ισχύος στο οποίο θα λειτουργεί τη συγκεκριμένη ώρα. Η διαδικασία αυτή επαναλαμβάνεται για τυπική εργάσιμη και μη εργάσιμη μέρα χειμώνα και καλοκαιριού, έτσι ώστε να ληφθεί υπόψη η επίδραση των κλιματικών συνθηκών και των καθημερινών συνηθειών στη διακύμανση της ενεργειακής κατανάλωσης της οικίας.

12 12 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής 4. Υπολογίζεται η ωριαία ισχύς όλων των συσκευών για τις εξεταζόμενες μέρες και εποχές του έτους, λαμβάνοντας υπόψη το ποσοστό της ονομαστικής ισχύος στην οποία λειτουργούν. 5. Αθροίζονται οι ωριαίες καταναλώσεις (ισχείς) όλων των συσκευών ώστε να προκύψει η συνολική καμπύλη φορτίου της οικίας.

13 13 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Η επιλογή των φορτίων της κατοικίας γίνεται με γνώμονα τη βελτιστοποίηση της ενεργειακής απόδοσης. Έτσι, επιλέγεται να μη χρησιμοποιηθούν μια βασική ενεργοβόρος οικιακή συσκευή όπως ο ηλεκτρικός θερμοσίφωνας. Αποφεύγεται η χρήση ηλεκτρικής θερμάστρας, ηλεκτρικού καλοριφέρ και λαμπτήρων πυρακτώσεως. Για την κάλυψη των αναγκών θέρμανσης και φωτισμού επιλέγεται η χρήση λιγότερο ενεργοβόρων συσκευών, όπως ηλιακός θερμοσίφωνας, σόμπα υγραερίου (σε συνδυασμό με κατάλληλη αρχιτεκτονική του κτηρίου για άμεση εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας για τη θέρμανση της οικίας) καθώς και λαμπτήρες χαμηλής κατανάλωσης. Θεωρείται η χρήση 2 κλιματιστικών για την κάλυψη των αναγκών ψύξης κατά τη διάρκεια των καλοκαιρινών μηνών

14 14 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Η διάκριση σε δύο εποχές γίνεται με βασικό κριτήριο τη σημαντική μεταβολή στην κατανάλωση λόγω της χρήσης κλιματιστικού τις μεσημβρινές κυρίως ώρες. Έτσι, θεωρείται ότι για τους 6 μήνες του έτους (από Νοέμβριο έως Απρίλιο) τα φορτία ακολουθούν τη μεταβολή των εργάσιμων και μη εργάσιμων ημερών του χειμώνα, ενώ τους υπόλοιπους μήνες (Μάιο έως Οκτώβριο) ακολουθείται η μεταβολή των εργάσιμων και μη εργάσιμων ημερών του καλοκαιριού. Η διάκριση σε εργάσιμες και μη εργάσιμες ημέρες έγινε με κριτήριο τις διαφορές στη συμπεριφορά των καταναλωτών της οικίας, η οποία αντικατοπτρίζεται στη λειτουργία διαφορετικών συσκευών σε διαφορετικές ώρες της ημέρας (π.χ. τις μη εργάσιμες ημέρες αυξάνεται η χρήση συσκευών, μετατοπίζοντας την ώρα και το επίπεδο μέγιστης κατανάλωσης ισχύος).

15 15 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Φορτία οικίας Συσκευή Ονομαστική Ισχύς(W) Ηλεκτρική κουζίνα Πλυντήριο ρούχων Πλυντήριο πιάτων Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη 250 Ψυγείο 90 Φούρνος μικροκυμάτων 800 Φωτισμός Τηλεόραση 41 Ηλεκτρική σκούπα Κλιματιστικό (2) Σύνολο

16 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Συσκευές όπως το ψυγείο και οι λάμπες φωτισμού αναμένεται να λειτουργούν όλη τη διάρκεια της μέρας. Το ποσοστό χρήσης του ψυγείου είναι μόνιμα ίσο με 100%, ενώ για τις λάμπες φωτισμού μεταβάλλεται (από 70% τις ώρες 6μμ με 12μμ σε 30% τις υπόλοιπες ώρες) και δεν είναι ποτέ ίσο με 100% λόγω του ετεροχρονισμού στη χρήση των διαφόρων δωματίων της οικίας. Για συσκευές που λειτουργούν πολύ λιγότερο από μία ώρα (π.χ. φούρνος μικροκυμάτων, η χρήση του οποίου σπάνια ξεπερνά τα 10 min) λαμβάνεται πολύ χαμηλός συντελεστής, ώστε να αναχθεί η λειτουργία σε διάστημα μίας ώρας. Για συσκευές που δε χρησιμοποιούνται καθημερινά, αλλά 2-3 φορές εβδομαδιαία (π.χ. ηλεκτρική σκούπα, πλυντήριο ρούχων και πιάτων) χρησιμοποιούνται επίσης συντελεστές μικρότεροι του 100%, ώστε να είναι ρεαλιστική η απεικόνιση της χρήσης στην τυπική ημερήσια καμπύλη. 16

17 17 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική εργάσιμη ημέρα χειμώνα Ποσοστό της ονομαστικής ισχύος στην οποία αναμένεται να λειτουργεί η συσκευή την εξεταζόμενη ώρα της ημέρας Συσκευή Pnom(W) Ηλεκτρική κουζίνα % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 50% 50% Πλυντήριο ρούχων % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Πλυντήριο πιάτων % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη 250 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100% 0% 0% 0% Ψυγείο % 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% Φούρνος μικροκυμάτων 800 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Φωτισμός % 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% Τηλεόραση 41 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Ηλεκτρική σκούπα % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 75% 0% 0% Κλιματιστικό % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Σύνολο 15381

18 18 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική εργάσιμη ημέρα χειμώνα Ποσοστό της ονομαστικής ισχύος στην οποία αναμένεται να λειτουργεί η συσκευή την εξεταζόμενη ώρα της ημέρας Συσκευή Pnom(W) Ηλεκτρική κουζίνα % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 50% 0% 0% 0% Πλυντήριο ρούχων % 0% 0% 30% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Πλυντήριο πιάτων % 0% 0% 0% 30% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη 250 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100% 100% 0% 0% 0% Ψυγείο % 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% Φούρνος μικροκυμάτων 800 0% 20% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Φωτισμός % 30% 30% 30% 30% 70% 70% 70% 70% 70% 70% Τηλεόραση 41 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100% 100% 100% Ηλεκτρική σκούπα % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Κλιματιστικό % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Σύνολο 15381

19 19 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική εργάσιμη ημέρα χειμώνα Ισχύς στην οποία αναμένεται να λειτουργεί η συσκευή την εξεταζόμενη ώρα της ημέρας Συσκευή Pnom (W) Ηλεκτρική κουζίνα Πλυντήριο ρούχων Πλυντήριο πιάτων Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη Ψυγείο Φούρνος μικροκυμάτων Φωτισμός Τηλεόραση Ηλεκτρική σκούπα Κλιματιστικό Σύνολο

20 20 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική εργάσιμη ημέρα χειμώνα Ισχύς στην οποία αναμένεται να λειτουργεί η συσκευή την εξεταζόμενη ώρα της ημέρας Συσκευή Pnom (W) Ηλεκτρική κουζίνα Πλυντήριο ρούχων Πλυντήριο πιάτων Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη Ψυγείο Φούρνος μικροκυμάτων Φωτισμός Τηλεόραση Ηλεκτρική σκούπα Κλιματιστικό Σύνολο

21 21 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική εργάσιμη ημέρα χειμώνα

22 22 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική ημέρα ΣΚ χειμώνα Ποσοστό της ονομαστικής ισχύος στην οποία αναμένεται να λειτουργεί η συσκευή την εξεταζόμενη ώρα της ημέρας Pnom Συσκευή (W) Ηλεκτρική κουζίνα % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 50% 50% Πλυντήριο ρούχων % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Πλυντήριο πιάτων % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη 250 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100% 0% 0% 0% Ψυγείο % 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% Φούρνος μικροκυμάτων 800 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Φωτισμός % 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% Τηλεόραση 41 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100% 100% Ηλεκτρική σκούπα % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 75% 0% 0% Κλιματιστικό % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Σύνολο 15381

23 23 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική ημέρα ΣΚ χειμώνα Ποσοστό της ονομαστικής ισχύος στην οποία αναμένεται να λειτουργεί η συσκευή την εξεταζόμενη ώρα της ημέρας Pnom Συσκευή (W) Ηλεκτρική κουζίνα % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 50% 0% 0% 0% Πλυντήριο ρούχων % 30% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Πλυντήριο πιάτων % 0% 30% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη 250 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100% 100% 0% 0% 0% Ψυγείο % 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% Φούρνος μικροκυμάτων 800 0% 20% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Φωτισμός % 30% 30% 30% 30% 70% 70% 70% 70% 70% 70% Τηλεόραση 41 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100% 100% 100% Ηλεκτρική σκούπα % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Κλιματιστικό % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Σύνολο 15381

24 24 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική ημέρα ΣΚ χειμώνα Ισχύς στην οποία αναμένεται να λειτουργεί η συσκευή την εξεταζόμενη ώρα της ημέρας Συσκευή Pnom (W) Ηλεκτρική κουζίνα Πλυντήριο ρούχων Πλυντήριο πιάτων Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη Ψυγείο Φούρνος μικροκυμάτων Φωτισμός Τηλεόραση Ηλεκτρική σκούπα Κλιματιστικό Σύνολο

25 25 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική ημέρα ΣΚ χειμώνα Ισχύς στην οποία αναμένεται να λειτουργεί η συσκευή την εξεταζόμενη ώρα της ημέρας Συσκευή Pnom (W) Ηλεκτρική κουζίνα Πλυντήριο ρούχων Πλυντήριο πιάτων Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη Ψυγείο Φούρνος μικροκυμάτων Φωτισμός Τηλεόραση Ηλεκτρική σκούπα Κλιματιστικό Σύνολο

26 26 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική ημέρα ΣΚ χειμώνα

27 27 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική εργάσιμη ημέρα καλοκαιριού Ποσοστό της ονομαστικής ισχύος στην οποία αναμένεται να λειτουργεί η συσκευή την εξεταζόμενη ώρα της ημέρας Pnom Συσκευή (W) Ηλεκτρική κουζίνα % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 50% 50% Πλυντήριο ρούχων % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 30% 0% 0% 0% Πλυντήριο πιάτων % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη 250 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100% 0% 0% 0% Ψυγείο % 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% Φούρνος μικροκυμάτων 800 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Φωτισμός % 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% Τηλεόραση 41 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Ηλεκτρική σκούπα % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 75% 0% 0% Κλιματιστικό % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100% Σύνολο 15381

28 28 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική εργάσιμη ημέρα καλοκαιριού Ποσοστό της ονομαστικής ισχύος στην οποία αναμένεται να λειτουργεί η συσκευή την εξεταζόμενη ώρα της ημέρας Συσκευή Pnom (W) Ηλεκτρική κουζίνα % 0% 0% 0% 0% 0% 50% 0% 0% 0% Πλυντήριο ρούχων % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Πλυντήριο πιάτων % 0% 0% 30% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη 250 0% 0% 0% 100% 100% 100% 0% 0% 0% 0% Ψυγείο % 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% Φούρνος μικροκυμάτων % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Φωτισμός % 30% 30% 30% 70% 70% 70% 70% 70% 70% Τηλεόραση 41 0% 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100% 100% 100% Ηλεκτρική σκούπα % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Κλιματιστικό % 100% 100% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Σύνολο 15381

29 29 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική εργάσιμη ημέρα καλοκαιριού Ισχύς στην οποία αναμένεται να λειτουργεί η συσκευή την εξεταζόμενη ώρα της ημέρας Ονομαστική Συσκευή Ισχύς (W) Ηλεκτρική κουζίνα Πλυντήριο ρούχων Πλυντήριο πιάτων Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη Ψυγείο Φούρνος μικροκυμάτων Φωτισμός Τηλεόραση Ηλεκτρική σκούπα Κλιματιστικό Σύνολο

30 30 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική εργάσιμη ημέρα καλοκαιριού Ισχύς στην οποία αναμένεται να λειτουργεί η συσκευή την εξεταζόμενη ώρα της ημέρας Ονομαστική Συσκευή Ισχύς (W) Ηλεκτρική κουζίνα Πλυντήριο ρούχων Πλυντήριο πιάτων Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη Ψυγείο Φούρνος μικροκυμάτων Φωτισμός Τηλεόραση Ηλεκτρική σκούπα Κλιματιστικό Σύνολο

31 31 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική εργάσιμη ημέρα καλοκαιριού

32 32 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική ημέρα ΣΚ καλοκαιριού Ποσοστό της ονομαστικής ισχύος στην οποία αναμένεται να λειτουργεί η συσκευή την εξεταζόμενη ώρα της ημέρας Pnom Συσκευή (W) Ηλεκτρική κουζίνα % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 50% 50% Πλυντήριο ρούχων % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 30% 0% 0% 0% Πλυντήριο πιάτων % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη 250 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100% 0% 0% 0% Ψυγείο % 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% Φούρνος μικροκυμάτων 800 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Φωτισμός % 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% Τηλεόραση 41 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100% 100% Ηλεκτρική σκούπα % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 75% 0% 0% Κλιματιστικό % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100% Σύνολο 15381

33 33 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική ημέρα ΣΚ καλοκαιριού Ποσοστό της ονομαστικής ισχύος στην οποία αναμένεται να λειτουργεί η συσκευή την εξεταζόμενη ώρα της ημέρας Pnom Συσκευή (W) Ηλεκτρική κουζίνα % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 50% 0% 0% 0% Πλυντήριο ρούχων % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Πλυντήριο πιάτων % 0% 0% 0% 30% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη 250 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100% 100% 0% 0% 0% Ψυγείο % 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% Φούρνος μικροκυμάτων 800 0% 80% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Φωτισμός % 30% 30% 30% 30% 70% 70% 70% 70% 70% 70% Τηλεόραση 41 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 100% 100% 100% 100% Ηλεκτρική σκούπα % 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Κλιματιστικό % 100% 100% 100% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% Σύνολο 15381

34 34 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική ημέρα ΣΚ καλοκαιριού Ισχύς στην οποία αναμένεται να λειτουργεί η συσκευή την εξεταζόμενη ώρα της ημέρας Συσκευή Pnom (W) Ηλεκτρική κουζίνα Πλυντήριο ρούχων Πλυντήριο πιάτων Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη Ψυγείο Φούρνος μικροκυμάτων Φωτισμός Τηλεόραση Ηλεκτρική σκούπα Κλιματιστικό Σύνολο

35 35 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική ημέρα ΣΚ καλοκαιριού Ισχύς στην οποία αναμένεται να λειτουργεί η συσκευή την εξεταζόμενη ώρα της ημέρας Συσκευή Pnom (W) Ηλεκτρική κουζίνα Πλυντήριο ρούχων Πλυντήριο πιάτων Επιτραπέζιος υπολογιστής & οθόνη Ψυγείο Φούρνος μικροκυμάτων Φωτισμός Τηλεόραση Ηλεκτρική σκούπα Κλιματιστικό Σύνολο

36 36 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Τυπική ημέρα ΣΚ καλοκαιριου

37 37 Παράδειγμα 1: Οικιακός καταναλωτής Σύγκριση καμπυλών

38 38 Μέση ημερήσια κατανάλωση Η μέση ημερήσια κατανάλωση (ενέργεια, σε Wh) προκύπτει από το εμβαδό της τυπικής ημερήσιας καμπύλης φορτίου Είναι η μέση κατανάλωση και όχι η πραγματική, επειδή η τυπική καμπύλη αντιστοιχεί σε μια ενδεικτική καμπύλη για κάθε ημέρα του χρόνου, ενώ στην πραγματικότητα υπάρχουν μικρές αποκλίσεις που δε μπορούν να προβλεφθούν με λεπτομέρεια

39 39 Μέση ημερήσια κατανάλωση Για μία καπύλη φορτίου η οποία είναι χωρισμένη σε i=1,n χρονικά διαστήματα μεγέθους Δt i, σε κάθε ένα από τα οποία αντιστοιχεί φορτίο P i, το εμβαδό προκύπτει από τον τύπο E = n P i Δt i i=1 Επειδή οι καμπύλες είναι χωρισμένες σε 24 διαστήματα της 1h, η ενέργεια είναι τελικά ίση με E = 24 i=1 P i

40 Μέση ημερήσια κατανάλωση P (W) Χειμώνας Καλοκαίρι Ώρα Καθημερινή ΣΚ Καθημερινή ΣΚ E = i= P i 40

41 41 Συνολική ετήσια κατανάλωση Είναι το άθροισμα των ημερήσιων καταναλώσεων όλου του έτους Θεωρώντας ότι όλοι οι μήνες έχουν 30 ημέρες, εκ των οποίων 8 μη εργάσιμες και 22 εργάσιμες Θεωρώντας 6 μήνες για θερινή και 6 μήνες χειμερινή περίοδο, αντίστοιχα E year = 6(22E weekday winter + 8E weekday winter ) + 6(22E weekday summer summer + 8E weekday) = 6( ) = Wh = 11, MWh

42 42 Αιχμή Η αιχμή του φορτίου είναι η μεγαλύτερη από τις αιχμές των τεσσάρων καμπυλών φορτίου του έτους Αιχμή (W) Χειμώνας Καλοκαίρι Καθημερινή ΣΚ Καθημερινή ΣΚ Με βάση τις καμπύλες, η ετήσια αιχμή εμφανίζεται τις μη εργάσιμες ημέρες του καλοκαιριού και είναι ίση με 4491W

43 43 Συντελεστής φορτίου Ο συντελεστής φορτίου (ΣΦ) θα υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την ετήσια ενέργεια Επειδή θεωρήθηκε ότι οι 12 μήνες του έτους έχουν 30 ημέρες, η ετήσια ενέργεια που υπολογίστηκε αντιστοιχεί σε 360 ημέρες*24h=8640h Ενεργεια κατα το χρονικο διαστημα t=8640h ΣΦ= Αιχμη χρονικο διαστημα t=8640h Wh = Wh = = Wh 4491W 8640h =

44 44 Μέσο φορτίο Το μέσο φορτίο προκύπτει με βάση το συντελεστή φορτίου και την αιχμή φορτίου ΣΦ = Μεσο φορτιο Αιχμη φορτιου Μεσο φορτιο = ΣΦ Αιχμη φορτιου = W = W

45 45 Παράδειγμα 2 Υπολογισμός καμπύλης φορτίου θεωρώντας γραμμική μεταβολή

46 46 Δεδομένα Θεωρείται ότι το φορτίο μεταβάλλεται γραμμικά, ανάμεσα στις ακόλουθες τιμές Εργάσιμη Ημέρα Σάββατο Κυριακή Ώρα Φορτίο (ΜW) Ώρα Φορτίο (ΜW) Ώρα Φορτίο (ΜW)

47 47 Καμπύλη φορτίου εργάσιμης ημέρας

48 48 Ζήτηση ενέργειας εργάσιμης ημέρας

49 49 Ζήτηση ενέργειας εργάσιμης ημέρας Ε1 = = 25MWh 2 Ε2 = 20 4 = 80MWh Ε3 = = 30MWh 2 Ε4 = = 100MWh 2 Ε5 = 60 8 = 480MWh Ε6 = = 65MWh 2

50 50 Ζήτηση ενέργειας εργάσιμης ημέρας Ε7 = = 80MWh Ε8 = = 170MWh Ε9 = = 195MWh Ε10 = = 40MWh Ε εργασιμη = E1 + E2 + E3 + E4 + E5 + E6 + E7 + E8 + E9 + E10 = 1265 MWh

51 51 Καμπύλη φορτίου Σαββάτου

52 52 Ζήτηση ενέργειας Σαββάτου

53 53 Ζήτηση ενέργειας Σαββάτου Ε1 = = 25MWh 2 Ε2 = 20 4 = 80MWh Ε3 = = 30MWh 2 Ε4 = = 90MWh 2 Ε5 = 50 8 = 400MWh Ε6 = = 45MWh 2

54 54 Ζήτηση ενέργειας Σαββάτου Ε7 = 40 1 = 40MWh Ε8 = = 100MWh Ε9 = = 165MWh Ε10 = = 40MWh Ε Σαββατου = E1 + E2 + E3 + E4 + E5 + E6 + E7 + E8 + E9 + E10 = 1015 MWh

55 55 Καμπύλη φορτίου Κυριακής

56 56 Ζήτηση ενέργειας Κυριακής

57 57 Ζήτηση ενέργειας Κυριακής Ε1 = = 25MWh 2 Ε2 = 20 7 = 140MWh Ε3 = = 25MWh 2 Ε4 = 30 8 = 240MWh Ε5 = = 35MWh 2 Ε6 = 40 4 = 160MWh Ε7 = = 70MWh 2 Ε Κυριακης = E1 + E2 + E3 + E4 + E5 + E6 + E7 = 695 MWh

58 58 Εβδομαδιαία ζήτηση ενέργειας Ε εβδομαδας = 5 Ε εργασιμης + Ε Σαββατου + Ε Κυριακης =5* MWh = 8035 MWh

59 59 Εβδομαδιαία καμπύλη φορτίου Εργάσιμη Ημέρα 1 Εργάσιμη Ημέρα 2 Εργάσιμη Ημέρα 3 Εργάσιμη Ημέρα 4 Εργάσιμη Ημέρα 5 Σάββατο Κυριακή Φορτίο Ώρα (ΜW) Φορτίο Ώρα (ΜW) Φορτίο Ώρα (ΜW) Φορτίο Ώρα (ΜW) Φορτίο Ώρα (ΜW) Φορτίο Ώρα (ΜW) Φορτίο Ώρα (ΜW)

60 60 Εβδομαδιαία καμπύλη φορτίου

61 Καμπύλη φορτίου Σύστημα που περιλαμβάνει διάφορα είδη καταναλωτών Το φορτίο ενός συστήματος διαμορφώνεται από τα φορτία διαφόρων ομοειδών καταναλωτών, οι οποίοι αποτελούν ομάδες Κάθε ομάδα παρουσιάζει δική της αιχμή φορτίου και η αιχμή αυτή μπορεί να είναι ετεροχρονισμένη ως προς την αιχμή του φορτίου του συστήματος. Ο ετεροχρονισμός αυτός εκφράζεται ως 61 d = αιχμη φορτιου ομαδας αιχμη φορτιου συστηματος

62 Καμπύλη φορτίου Σύστημα που περιλαμβάνει διάφορα είδη καταναλωτών 62 Τα φορτία κάθε ομάδας εμφανίζουν ετεροχρονισμό και μεταξύ των καταναλωτών τους, ο οποίος εκφράζεται ως ε = αιχμη φορτιου καταναλωτη αιχμη φορτιου ομαδας Ο κάθε καταναλωτής μπορεί να έχει εγκατεστημένη ισχύ συσκευών C, ωστόσο η αιχμή του φορτίου του είναι κατά κανόνα μικρότερη από αυτή, και υπολογίζεται με βάση συντελεστή ζήτησης ζ = αιχμη φορτιου καταναλωτη εγκατεστημενη ισχυς καταναλωτη

63 Καμπύλη φορτίου Σύστημα που περιλαμβάνει διάφορα είδη καταναλωτών Έστω ότι ένα σύστημα περιλαμβάνει 2 ομάδες καταναλωτών που περιλαμβάνουν n 1 και n 2 καταναλωτές και συντελεστές ζήτησης ζ 1 και ζ 2, αντίστοιχα Η εγκατεστημένη ισχύς κάθε καταναλωτή i της ομάδας 1 είναι C 1,i και κάθε καταναλωτή i της ομάδας 2 είναι C 2,i O συντελεστής ετεροχρονισμού μεταξύ των καταναλωτών της ομάδας 1 είναι ε 1 και ο συντελεστής ετεροχρονισμού μεταξύ των καταναλωτών της ομάδας 2 είναι ε 2 O συντελεστής ετεροχρονισμού μεταξύ της ομάδας 1 και του συστήματος είναι d 1 και ο συντελεστής ετεροχρονισμού μεταξύ της ομάδας 2 και του συστήματος είναι d 2 63

64 Καμπύλη φορτίου Σύστημα που περιλαμβάνει διάφορα είδη καταναλωτών To φορτίο αιχμής της κάθε ομάδας είναι 64 P 1 = n1 i=1 C 1,i ζ 1 ε 1 και P 2 = n 2 i=1 ε 2 C 2,i ζ 2 H συνεισφορά της κάθε ομάδας στο φορτίο αιχμής του συστήματος είναι P 1 = P 1 d 1 και P 2 = P 2 d 2 H συνολική αιχμή του συστήματος είναι P A = P 1 + P 2

65 65 Παράδειγμα 3 Υπολογισμός φορτίου συστήματος που αποτελείται από πολλές ομάδες καταναλωτών

66 Φορτίο συστήματος 66 Ομάδες Καταναλωτών Ομάδα Συντελεστής ετεροχρονισ μού ανά κατηγορία Συντελεστής ετεροχρονισμού επί της αιχμής του συστήματος Κατηγορία Καταναλωτών Εγκατεστημένη ισχύς (kw) Συντελεστής ζήτησης (%) 1 Κατοικίες Επαγγελματικοί χώροι Δημόσια κτίρια Ξενοδοχεία Βιομηχανία

67 Φορτίο συστήματος 67 Φορτίο αιχμής ομάδων P 1 = C 1ζ 1 ε 1 P 2 = C 2ζ 2 ε 2 P 3 = C 3ζ 3 ε 3 P 4 = C 4ζ 4 ε 4 P 5 = C 5ζ 5 ε 5 = ,45 4,3 = ,65 1,7 = ,60 1,4 = 800 0,25 1,8 = ,80 1,1 = 523, 26kW = 630, 88kW = 428, 57kW = 111, 11kW = 10545, 45kW

68 Φορτίο συστήματος Συνεισφορά ομάδων στο φορτίο αιχμής του συστήματος P 1 = P 1 = 523,26 d 1 1,20 P 2 = P 2 = 630,88 d 2 1,05 P 3 = P 3 = 428,57 d 3 1,00 P 4 = P 4 = 111,11 d 4 1,20 P 5 = P 5 = 10545,45 d 5 1,05 = 436, 05 kw = 600, 84kW = 428, 57kW = 92, 59kW = 10043, 29kW 68

69 Φορτίο συστήματος 69 Ομάδες Καταναλωτών Συντελεσ τής ζήτησης Συντελεστής ετεροχρονισ μού ανά Συντελεστής ετεροχρονισμ ού επί της αιχμής του Συμμετοχή της ομάδας στην αιχμή του συστήματος (kw) Ομάδα Κατηγορία Καταναλωτών Εγκατεστημέ νη ισχύς (kw) (%) κατηγορία συστήματος Αιχμή ομάδας (kw) 1 Κατοικίες Επαγγελματικοί χώροι Δημόσια κτίρια Ξενοδοχεία Βιομηχανία Αιχμή συστήματος

70 70 Παράδειγμα 4 Υπολογισμός φορτίου συστήματος που αποτελείται από πολλές ομάδες καταναλωτών

71 Φορτίο συστήματος 71 Οικισμός με κατηγορίες καταναλωτών Κατηγορία Καταναλωτών Εγκατεστημένη ισχύς (kw) Συντελεστής ζήτησης (%) Συντελεστής ετεροχρονισμού ανά κατηγορία Συντελεστής ετεροχρονισμού επί της αιχμής του συστήματος 200 διαμερίσματα 10 έκαστο εκκλησία σχολείο εστιατόριο πολυκατάστημα περίπτερα 5 έκαστο ζαχαροπλαστείο βιβλιοπωλείο κινηματογράφος

72 Φορτίο συστήματος 72 Φορτίο αιχμής ομάδων P 1 = n1 C 1,i ζ 1 = i=1ε ,45 1 3,6 = 250kW P 2 = n 2 C 2,i ζ 2 = i=1ε 15 0, ,64 2 2,4 = 11. 5kW C 3,i ζ 3 = ε , , , ,53+5 0, ,49 P 3 = n 3 i=1 1,4 = 125kW

73 Φορτίο συστήματος Συνεισφορά ομάδων στο φορτίο αιχμής του συστήματος P 1 = P 1 d 1 = 250 1,40 = 178, 6kW 73 P 2 = P 2 = 11,5 d 2 1,25 P 3 = P 3 = 125 d 3 1,1 = 9, 2kW = 113, 6W Αιχμή συστήματος P A = P 1 + P 2 + P 3 = 178,6+9,2+113,6=301,4kW

74 Καμπύλη διάρκειας φορτίου Αναπαράσταση της ζήτησης σε φθίνουσα κατάταξη με βάση το χρονικό διάστημα κατά το οποίο παρατηρούνται συγκεκριμένες τιμές ζήτησης (π.χ. από τις 24*365=8760 ώρες του έτους, πόσες ώρες αντιστοιχούν στα διάφορα επίπεδα ζήτησης) 74

75 Καμπύλη διάρκειας φορτίου 75 Το εμβαδό κάτω από την καμπύλη διάρκειας φορτίου είναι ίσο με την ενέργεια που αντιστοιχεί στο δεδομένο χρονικό διάστημα (ισχύς*χρόνος=ενέργεια) (είναι ίδιο με το εμβαδό της καμπύλης φορτίου) Αιχμή φορτίου = η μέγιστη τιμή ισχύος στην καμπύλη φορτίου Συντελεστής φορτίου = αιχμή φορτίου/μέση τιμή φορτίου Συντελεστής φορτίου = εμβαδό καμπύλης διάρκειας/εμβαδό παραλληλογράμμου

76 76 Παράδειγμα 5 Μετατροπή καμπύλης φορτίου σε καμπύλη διάρκειας φορτίου

77 Καμπύλη διάρκειας φορτίου Παράδειγμα υπολογισμού καμπύλης διάρκειας φορτίου με βάση τη χρονολογική καμπύλη φορτίου 77 Χρονικό διάστημα (h) Φορτίο (MW)

78 Καμπύλη διάρκειας φορτίου 78 Μετατροπή σε καμπύλη διάρκειας φορτίου Έστω ότι επιλέγω διαστήματα ισχύος 0.2 MW (ξεκινώντας από το μέγιστο φορτίο), δηλαδή, θέλω να προσδιορίσω τις ώρες της ημέρας κατά τις οποίες το φορτίο P 1 P < = 4 ώρες 0.8 P <0.6 2 ώρες 0.6 P < =12 ώρες 0.4 P < =6 ώρες 0.2 P <0 0 ώρες Χρονικό διάστημα (h) Φορτίο (MW)

79 Καμπύλη διάρκειας φορτίου 79 Μετατροπή σε καμπύλη διάρκειας φορτίου Καταγράφω σε φθίνουσα σειρά το επίπεδο φορτίου συναρτήσει του αριθμού των ωρών κατά τις οποίες εμφανίζεται (αθροιστικά) Χρονικό διάστημα (h) Φορτίο (MW) Eνέργεια = 1.0*4+0.8*2+0.6*12+0.4*6 = = 11.6 MWh Συντελεστής φορτίου=ενέργεια/(αιχμή*t) =11.6MWh/(1MW*24h) =0.483 Μέσο φορτίο = Αιχμή*ΣΦ=1ΜW*0.483=0.483MW

80 80 Παράδειγμα 6 Μετατροπή καμπύλης φορτίου Παραδείγματος 3 σε καμπύλη διάρκειας φορτίου

81 Καμπύλη διάρκειας φορτίου 81 Μετατροπή σε καμπύλη διάρκειας φορτίου εργάσιμη ημέρα Έστω ότι επιλέγω διαστήματα ισχύος 10 MW (ξεκινώντας από το μέγιστο φορτίο), δηλαδή, θέλω να προσδιορίσω τις ώρες της ημέρας κατά τις οποίες το φορτίο P 90 P < ώρες 80 P < ώρες 70 P <60 2 ώρες 60 P <50 10 ώρες 50 P < ώρες 40 P < ώρες 30 P 20 5 ώρες P <20 0 ώρες

82 Καμπύλη διάρκειας φορτίου 82 Μετατροπή σε καμπύλη διάρκειας φορτίου εργάσιμη ημέρα Καταγράφω σε φθίνουσα σειρά το επίπεδο φορτίου συναρτήσει του αριθμού των ωρών κατά τις οποίες εμφανίζεται (αθροιστικά) Χρονικό διάστημα (h) Φορτίο (MW) 2, ,5+1, ,5+1, ,5+1, ,5+1, , ,5+1, ,5+1, ,5+1, ,5+1, ,5+1, ,5+1,5+3+0 <20

83 Φορτίο ελληνικού συστήματος 83 Ημερήσια καμπύλη φορτίου

84 Φορτίο ελληνικού συστήματος 84 Ημερήσια καμπύλη φορτίου

85 Φορτίο ελληνικού συστήματος 85 Μέση ωριαία ζήτηση Νοεμβρίου 2012 και 2013

86 Φορτίο ελληνικού συστήματος 86 Καμπύλη διάρκειας φορτίου 2008

87 Φορτίο ελληνικού συστήματος 87 Μέγιστη και ελάχιστη ωριαία ζήτηση 2013

88 Φορτίο ελληνικού συστήματος 88 Μέγιστη και ελάχιστη ωριαία ζήτηση 2013

89 Φορτία ελληνικού συστήματος 89 Στοιχεία εξέλιξης της ζήτησης

90 Φορτία ελληνικού συστήματος 90 Κατανομή φορτίων

91 Φορτία ελληνικού συστήματος 91 Επίδραση της διεσπαρμένης παραγωγής στην αιχμή

92 Βιβλιογραφία 92 Β. Παπαδιάς, Γ.Κονταξής, «Ηλεκτρική οικονομία», Εκδόσεις ΕΜΠ, «Μηνιαίο Δελτίο Ενέργειας, Νοέμβριος 2013», ΑΔΜΗΕ ( Λ. Γιακουμέλος, «Το ελληνικό ενεργειακό σύστημα», Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών και Εξοικονόμησης Ενέργειας, «Δεκαετές Πρόγραμμα Ανάπτυξης Συστήματος Μεταφοράς », ΑΔΜΗΕ, Νοέμβριος 2013.