Προκαταρκτική Έκθεση

Transcript

1 ΕΠΙΣΕΥ - ΕΜΠ Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών Τοµέας Ηλεκτρικής Ισχύος Προκαταρκτική Έκθεση Ερευνητικό Έργο Παραµετρική διερεύνηση της τιµολόγησης Υβριδικών Σταθµών σε Μη ιασυνδεδεµένα Νησιά Φορέας ανάθεσης ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΗ ΑΡΧΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Οµάδα Έργου Επιστηµονικός Υπεύθυνος: Επ. Καθ. Στ. Παπαθανασίου Ερευνητές: Ε. Καραµάνου Στ. Παπαευθυµίου Κ. Παπασταµούλος Αθήνα, Ιούλιος 2010

2 ΕΠΙΣΕΥ - ΕΜΠ Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών Τοµέας Ηλεκτρικής Ισχύος Προκαταρκτική Έκθεση Ερευνητικό Έργο Παραµετρική διερεύνηση της τιµολόγησης Υβριδικών Σταθµών σε Μη ιασυνδεδεµένα Νησιά Φορέας ανάθεσης ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΗ ΑΡΧΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Οµάδα Έργου Επιστηµονικός Υπεύθυνος: Επ. Καθ. Στ. Παπαθανασίου Ερευνητές: Ε. Καραµάνου Στ. Παπαευθυµίου Κ. Παπασταµούλος Αθήνα, Ιούλιος 2010

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΤΗΣ ΕΚΘΕΣΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ Μ Ν ΚΑΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΥΒΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ Μ Ν ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΥΒΣ Προσφορά Ενέργειας ήλωση Φορτίου Λειτουργία του ΥΒΣ κατά τη διάρκεια του 24ώρου Ισοζύγιο ισχύος ΥΒΣ ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΟΡΙΟΥ ΕΓΓΥΗΜΕΝΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΥΒΣ ΑΠΑΙΤΗΣΗ ΠΑΡΟΧΗΣ ΕΓΓΥΗΜΕΝΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΟΡΙΟΥ ΕΓΓΥΗΜΕΝΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΑΠΑΙΤΗΣΗ ΠΑΡΟΧΗΣ ΕΓΓΥΗΜΕΝΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΤΙΜΟΛΟΓΗΣΕΩΝ ΤΟΥ ΥΒΣ ΤΙΜΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΤΩΝ Υ ΡΟΣΤΡΟΒΙΛΩΝ Βάσει του κόστους της υποκαθιστάµενης ενέργειας των συµβατικών µονάδων Βάσει της µέσης οριακής τιµής των µονάδων αιχµής του συστήµατος Βάσει του µέσου µεταβλητού κόστους των µονάδων αιχµής του συστήµατος ΤΙΜΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΤΩΝ ΑΝΤΛΙΩΝ Βάσει του κόστους της προστιθέµενης ενέργειας των συµβατικών µονάδων Βάσει του µέσου µεταβλητού κόστους των µονάδων βάσης του συστήµατος ΤΙΜΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΠΕ ΚΑΙ ΤΗΣ ΕΓΓΥΗΜΕΝΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΤΟΥ ΥΒΣ Ε ΟΜΕΝΑ ΕΙΣΟ ΟΥ ΤΩΝ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΩΝ ΑΝΑΛΥΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΚΡΗΤΗΣ Χαρακτηριστικά των συµβατικών µονάδων Χαρακτηριστικά φορτίου Αιολικά πάρκα εκτός ΥΒΣ Φωτοβολταϊκά Χαρακτηριστικά των εξεταζόµενων ΥΒΣ Τιµολόγηση ενέργειας και ισχύος των ΑΠΕ ΑΝΑΛΥΤΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΤΗΣ ΛΕΣΒΟΥ Χαρακτηριστικά των συµβατικών µονάδων...37 ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 3

4 5.2.2 Χαρακτηριστικά φορτίου Αιολικά πάρκα εκτός ΥΒΣ Φωτοβολταϊκά Χαρακτηριστικά των εξεταζόµενων ΥΒΣ Τιµολόγηση ενέργειας και ισχύος των ΑΠΕ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ Αξιολόγηση του µοντέλου για το σύστηµα της Κρήτης Αξιολόγηση του µοντέλου για το σύστηµα της Λέσβου ΤΙΜΟΛΟΓΗΣΕΙΣ ΥΒΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΙΜΟΛΟΓΗΣΕΙΣ ΥΒΣ ΣΤΗΝ ΚΡΗΤΗ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Τυπικά διαγράµµατα λειτουργίας Ενεργειακά αποτελέσµατα από τη λειτουργία των ΥΒΣ Τιµολογήσεις ενέργειας των ΥΒΣ Οικονοµικά αποτελέσµατα από τη λειτουργία των ΥΒΣ ΤΙΜΟΛΟΓΗΣΕΙΣ ΥΒΣ ΣΤΗ ΛΕΣΒΟ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Τυπικά διαγράµµατα λειτουργίας Ενεργειακά αποτελέσµατα από τη λειτουργία των ΥΒΣ Τιµολογήσεις ενέργειας των ΥΒΣ Οικονοµικά αποτελέσµατα από τη λειτουργία των ΥΒΣ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΑΝΑΦΟΡΕΣ ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 4

5 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ Αντικείµενο του παρόντος ερευνητικού έργου είναι η παραµετρική διερεύνηση της τιµολόγησης της παραγόµενης και απορροφούµενης ενέργειας των Υβριδικών Σταθµών (ΥΒΣ) που εγκαθίστανται σε µη διασυνδεδεµένα νησιά (Μ Ν), στο πλαίσιο του Ν. 3468/2006, [1], και του Κανονισµού Aδειών Παραγωγής, [2]. Στην πρώτη φάση του έργου, αποτελέσµατα της οποίας παρουσιάζονται στην παρούσα έκθεση, η διερεύνηση αφορά τα συστήµατα της Κρήτης και της Λέσβου για τα έτη 2010 και 2020 και πραγµατοποιήθηκε παραµετρικά για διάφορες τιµές καυσίµων, µεγέθη ΥΒΣ και τεχνικά χαρακτηριστικά των υδροστρόβιλων των ΥΒΣ (τεχνικά ελάχιστα και διαθέσιµη δυναµική εφεδρεία). Για τα διάφορα σενάρια που εξετάστηκαν, αναλύθηκαν τα ενεργειακά αποτελέσµατα που προκύπτουν από την ένταξη των ΥΒΣ, υπολογίστηκαν οι τιµές αγοραπωλησίας για την ενέργεια των υδροστρόβιλων και των αντλιών των ΥΒΣ, εφαρµόζοντας εναλλακτικές µεθοδολογίες τιµολόγησης που βασίζονται στο υφιστάµενο θεσµικό πλαίσιο και εκτιµήθηκαν τα οικονοµικά αποτελέσµατα για τα συνολικά συστήµατα ηλεκτροπαραγωγής των νησιών. 1.2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΤΗΣ ΕΚΘΕΣΗΣ Η παρούσα Έκθεση αποτελείται από επτά κεφάλαια, το περιεχόµενο των οποίων έχει ως εξής: Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφεται η πολιτική διαχείρισης αυτόνοµου νησιωτικού συστήµατος και η εσωτερική λειτουργία ΥΒΣ που εγκαθίσταται σε αυτό, όπως υλοποιήθηκαν στον αλγόριθµο προσοµοίωσης. Οι αρχές που υιοθετούνται βασίζονται στο υφιστάµενο νοµικό πλαίσιο για τους υβριδικούς παραγωγούς σε Μ Ν, [1] [3]. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται αρχικά η µέθοδος µε την οποία µπορεί να προσδιορίζεται από την καµπύλη φορτίου του νησιού το όριο εγγυηµένης ισχύος ενός ΥΒΣ, το οποίο µπορεί να ζητείται από τον ιαχειριστή. Στη συνέχεια αναλύεται η λογική που υιοθετείται στον αλγόριθµο προσοµοίωσης αναφορικά µε την απαίτηση εγγυηµένης παροχής (ισχύος και ενέργειας) από τον ΥΒΣ, την οποία θέτει ο ιαχειριστής του Μ Ν κατά τη λειτουργία του συστήµατος. Στο Κεφάλαιο 4 αναλύονται οι εναλλακτικές µεθοδολογίες που ακολουθήθηκαν για τον υπολογισµό των διαφόρων τιµολογήσεων των ΥΒΣ. Στο Κεφάλαιο 5 παρατίθενται τα δεδοµένα εισόδου των προσοµοιώσεων, που περιλαµβάνουν τα αναλυτικά στοιχεία των ηλεκτρικών συστηµάτων της Κρήτης και της Λέσβου, καθώς και των εξεταζόµενων ΥΒΣ. Επίσης περιγράφεται το µοντέλο προσοµοίωσης που χρησιµοποιήθηκε και αξιολογείται η εγκυρότητά του βάσει απολογιστικών στοιχείων από τη λειτουργία των νησιωτικών συστηµάτων το έτος ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 5

6 Στο Κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται οι τιµολογήσεις ΥΒΣ που εγκαθίστανται στην Κρήτη και στη Λέσβο, όπως προέκυψαν από την εφαρµογή των µεθοδολογιών του Κεφαλαίου 4 για τα διάφορα σενάρια που εξετάστηκαν, καθώς και οι ενεργειακές και οικονοµικές επιπτώσεις από την ένταξη και λειτουργία των εξεταζόµενων ΥΒΣ στα συστήµατα των δύο νησιών. Στο Κεφάλαιο 7 συνοψίζονται τα κύρια συµπεράσµατα από την εκπόνηση της Α φάσης του έργου. ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 6

7 2. ΠΟΛΙΤΙΚΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ Μ Ν ΚΑΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΥΒΣ Στο παρόν Κεφάλαιο περιγράφεται η πολιτική διαχείρισης του αυτόνοµου νησιωτικού συστήµατος και η εσωτερική λειτουργία του ΥΒΣ, όπως υλοποιήθηκαν στον αλγόριθµο προσοµοίωσης. Οι πολιτικές βασίζονται στο υφιστάµενο νοµικό πλαίσιο για τους υβριδικούς παραγωγούς σε Μ Ν: Nόµος 3468/2006, [1], Κανονισµός Aδειών Παραγωγής, [2], Κείµενο ηµόσιας ιαβούλευσης της ΡΑΕ (8/2008), όπου θίγονται θέµατα και εξειδικεύονται αρχές λειτουργίας, διαχείρισης και τιµολόγησης των ΥΒΣ σε Μ Ν, [3]. 2.1 ΠΟΛΙΤΙΚΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ Μ Ν Η υιοθετηθείσα πολιτική διαχείρισης του συστήµατος ηλεκτροπαραγωγής ενός Μ Ν µε ενταγµένο έναν ΥΒΣ βασίζεται στον 24ωρο προγραµµατισµό λειτουργίας του συστήµατος παραγωγής του νησιού, η υλοποίηση του οποίου περιλαµβάνει τα παρακάτω βήµατα, [4]: Βήµα 1 ο : Απαίτηση Eγγυηµένης Ισχύος και Ενέργειας από τον Μ Ν Ο ιαχειριστής του Μ Ν ( Μ Ν) µπορεί να απαιτήσει από τον ιαχειριστή του ΥΒΣ ( ΥΒΣ) ένα συγκεκριµένο ποσό εγγυηµένης ισχύος και ενέργειας για το επόµενο 24ωρο, εφόσον κρίνει ότι αυτό είναι σκόπιµο ή απαραίτητο, ώστε να καλυφθεί αξιόπιστα η προβλεπόµενη ζήτηση. ηλαδή, η ηµερήσια παροχή εγγυηµένης ισχύος και ενέργειας από τον ΥΒΣ καθορίζεται µε βάση τις πραγµατικές (ηµερήσιες) ανάγκες του συστήµατος, αντί να είναι ένα δεδοµένο ποσό ενέργειας, σταθερό για όλες τις ηµέρες του έτους. Ο καθορισµός της απαιτούµενης ανά ηµέρα ενέργειας και ισχύος από τον ΥΒΣ είναι αποκλειστικό δικαίωµα και ευθύνη του Μ Ν µε στόχο τη διασφάλιση της κάλυψης της ζήτησης και τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας του συστήµατος του νησιού. Η λογική που έχει υιοθετηθεί στον αλγόριθµο προσοµοίωσης σχετικά µε τη συχνότητα και ποσότητα της εγγυηµένης παροχής, περιγράφεται αναλυτικά στο επόµενο Κεφάλαιο. Βήµα 2 ο : Προσφορά Ενέργειας από τον ΥΒΣ Ο ΥΒΣ λαµβάνοντας υπόψη τον ωφέλιµο (διαθέσιµο) όγκο νερού στην άνω δεξαµενή του στο τέλος της ηµέρας, καθώς ενδεχοµένως και την προβλεπόµενη παραγωγή του Α/Π του ΥΒΣ για το επόµενο 24ωρο, υποβάλλει Προσφορά Ενέργειας τουλάχιστον ίση µε την απαιτηθείσα ως εγγυηµένη από τον Μ Ν. ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 7

8 Βήµα 3 ο : ήλωση Φορτίου από τον ΥΒΣ Εάν ο ΥΒΣ διαπιστώνει ότι η διαθέσιµη προς απόδοση ενέργεια υπολείπεται της ζητηθείσας από τον Μ Ν εγγυηµένης ενέργειας του επόµενου 24ωρου, τότε υποβάλλει στον Μ Ν ήλωση Φορτίου, δηλαδή αιτείται την απορρόφηση ορισµένης ποσότητας ενέργειας από το δίκτυο ώστε να αντλήσει την απαιτούµενη ποσότητα νερών για τη διασφάλιση της εγγυηµένης παροχής. Προκειµένου να ελαχιστοποιείται η απορρόφηση ενέργειας από το δίκτυο, δεν επιτρέπεται ο ΥΒΣ να υποβάλει προσφορά ενέργειας µεγαλύτερη από την εγγυηµένη εφόσον υποβάλει ταυτόχρονα και δήλωση φορτίου. Επιπλέον, η δήλωση φορτίου δεν µπορεί να είναι µεγαλύτερη από την εγγυηµένη ενέργεια δια του προκαθορισµένου συντελεστή απόδοσης του κύκλου άντλησης-παραγωγής του ΥΒΣ. Βήµα 4 ο : Κατάρτιση Προγράµµατος Παραγωγής και Άντλησης του ΥΒΣ από τον Μ Ν Ο Μ Ν, µε βάση την Προσφορά Ενέργειας και τη ήλωση Φορτίου του ΥΒΣ, καταρτίζει αντίστοιχα προγράµµατα παραγωγής και άντλησης. Η προσφερόµενη ενέργεια του ΥΒΣ προσαρµόζεται στην ηµερήσια καµπύλη φορτίου έτσι ώστε να αποκόπτονται/εξοµαλύνονται οι αιχµές και να διευκολύνεται και να καθίσταται οικονοµικότερη η λειτουργία των συµβατικών µονάδων παραγωγής. Αντίστοιχα, η άντληση από το δίκτυο για εξασφάλιση της εγγυηµένης ενέργειας προσαρµόζεται στην κοιλάδα της καµπύλης φορτίου. Κατά τον καθορισµό του προγράµµατος παραγωγής του ΥΒΣ, ο Μ Ν λαµβάνει υπόψη του τις µέγιστες ισχείς παραγωγής και τα τεχνικά ελάχιστα των υδροστρόβιλων. Επίσης, κατά τον καθορισµό του προγράµµατος άντλησης του ΥΒΣ, ο Μ Ν λαµβάνει υπόψη τις ονοµαστικές ισχείς και τα τεχνικά ελάχιστα των αντλιών. Βήµα 5 ο : Κατάρτιση Προγράµµατος Ένταξης των Συµβατικών Μονάδων από τον Μ Ν Αφού έχει καθοριστεί το πρόγραµµα ένταξης και λειτουργίας των υδροστρόβιλων και αντλιών του ΥΒΣ, ο Μ Ν πραγµατοποιεί από την προηγούµενη ηµέρα τον προγραµµατισµό ένταξης των συµβατικών µονάδων του συστήµατος για κάθε ώρα της επόµενης ηµέρας. Με βάση την πρόβλεψη φορτίου και ένα κατάλληλο ποσοστό εφεδρείας ε, τυπικά 10%, η συνολική ικανότητα των συµβατικών µονάδων την i ώρα του επόµενου 24ώρου θα πρέπει να είναι µεγαλύτερη ή ίση της ισχύος P L,i : ' P L, i = ( 1+ ε ) [( P L, i P PV, i ) + P D, i P E, i ] (2.1) όπου PL,i: η ισχύς του φορτίου που προβλέπεται για την ώρα i 1 P PV,i : η προβλεπόµενη φωτοβολταϊκή παραγωγή για την ώρα i 1 Για τη Φ/Β παραγωγή που εγκαθίσταται στα νησιά δεν προβλέπεται η δυνατότητα επιβολής ορίων (δηλαδή περικοπών ισχύος, όπως στα Α/Π). Συνεπώς τα Φ/Β αντιµετωπίζονται ως ενσωµατωµένα στο φορτίο των νησιών. ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 8

9 P D,i : η απορροφούµενη ισχύς από το δίκτυο για άντληση για την ώρα i P E,i : η προγραµµατισµένη ισχύς παραγωγής του ΥΒΣ για την ώρα i Σηµειώνεται ότι η σειρά ένταξης και η φόρτιση των συµβατικών µονάδων παραγωγής γίνεται γενικά κατά τον καθιερωµένο τρόπο, ώστε να ελαχιστοποιείται το κόστος παραγωγής και να ικανοποιούνται οι λειτουργικοί περιορισµοί. Στις προσοµοιώσεις της παρούσας µελέτης θεωρήθηκε ότι ακολουθείται η συγκεκριµένη σειρά προτεραιότητας που υποδεικνύει ο Μ Ν. ο Βήµα 6 : Καθορισµός Ορίων ιείσδυσης των Αιολικών εκτός ΥΒΣ Ο Μ Ν υπολογίζει τον περιορισµό τεχνικού ελαχίστου (P Wmax,T ) και τον δυναµικό περιορισµό διείσδυσης της αιολικής ισχύος (P Wmax,D ) για κάθε ώρα της επόµενης ηµέρας σύµφωνα µε τις σχέσεις (2.2), (2.3) και κοινοποιεί τον αυστηρότερο από τους δύο στους αιολικούς παραγωγούς εκτός ΥΒΣ. Αν ο συνολικός περιορισµός απορρόφησης αιολικής ισχύος υπερβαίνει την εγκατεστηµένη (ή συµφωνηµένη) ισχύ των Α/Π εκτός ΥΒΣ, τότε η περίσσεια διατίθεται στο Α/Π του ΥΒΣ (συµ µ ετοχή στο set-point). P ( P P + P c P c P = P (2.2) W, i L, i PV, i ) D, i T Cn, i HT, c Hn, i W max, T P W, i cd PCn, i + min([ chd PHn, i,( PE, i cht, c PHn, i )]) = PW max, D (2.3) { P P } PW max, i min W max, T, = (2.4) W max, D όπου P Cn,i : η ονοµαστική ισχύς κάθε συµβατικής µονάδας που προγραµµατίζεται για ένταξη την ώρα i P Hn,i : η ονοµαστική ισχύς των υδροστρόβιλων που προγραµµατίζονται για ένταξη P Ε,i : την ώρα i η προγραµµατισµένη ισχύς παραγωγής του ΥΒΕ την ώρα i c T : o συντελεστής τεχνικού ελαχίστου της κάθε συµβατικής µονάδας, % της ονοµαστικής της ισχύος c D : το δυναµικό όριο διείσδυσης της κάθε συµβατικής µονάδας, % της ονοµαστικής της ισχύος c ΗT,c : το συµβατικό τεχνικό ελάχιστο των υδροστρόβιλων, που προκαθορίζεται ως ποσοστό επί της ονοµαστικής τους ισχύος. Αντιστοιχεί στο τεχνικό ελάχιστο των υποκαθιστώµενων συµβατικών µονάδων και όχι κατ ανάγκην στο πραγµατικό τεχνικό ελάχιστο των υδροστρόβιλων. c ΗD : το δυναµικό όριο διείσδυσης του κάθε υδροστρόβιλου, % της ονοµαστικής του ισχύος, το οποίο εκφράζει τη διαθέσιµη δυναµική του εφεδρεία P Wmax,T : η µέγιστη επιτρεπόµενη αιολική ισχύς την ώρα i λόγω του περιορισµού τεχνικού ελαχίστου P Wmax,D : η µέγιστη επιτρεπόµενη αιολική ισχύς την ώρα i λόγω του δυναµικού περιορισµού P Wmax,i : η µέγιστη επιτρεπόµενη αιολική ισχύς την ώρα i Όσον αφορά το συµβατικό τεχνικό ελάχιστο των υδροστρόβιλων, c ΗT,c, αυτό προκαθορίζεται ως ποσοστό επί της ονοµαστικής ισχύος τους και αντιστοιχεί στο τεχνικό ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 9

10 ελάχιστο των υποκαθιστώµενων συµβατικών µονάδων (π.χ. 40%-50%) και όχι κατ ανάγκην στο πραγµατικό τεχνικό ελάχιστο των υδροστρόβιλων. Στο παρόν ερευνητικό έργο ελήφθησαν δύο τιµές τεχνικών ελαχίστων, 20% και 50%, που προσεγγίζουν τα πραγµατικά τεχνικά ελάχιστα δύο βασικών τύπων υδροστρόβιλων, Pelton και Francis αντίστοιχα. Όσον αφορά το δυναµικό όριο διείσδυσης των υδροστρόβιλων, που καθορίζεται από την ταχύτητα δυναµικής απόκρισής τους, η τιµή του ποικίλλει ανάλογα µε τα τεχνικά χαρακτηριστικά του υδροηλεκτρικού σταθµού (υψοµετρική διαφορά των δύο δεξαµενών, µήκος αγωγών προσαγωγής, ρυθµιστές στροφών κτλ.) του ΥΒΣ. Παρ ότι οι υδροηλεκτρικές µονάδες παραδοσιακά αντιµετωπίζονται ως µονάδες ταχείας απόκρισης στις αναλύσεις µεγάλων ηλεκτρικών συστηµάτων, παραµένει ανοικτό το ζήτηµα του κατά πόσο οι υδροστρόβιλοι των ΥΒΣ διαθέτουν την αυξηµένη ταχύτητα απόκρισης που είναι αναγκαία στα µικρού µεγέθους νησιωτικά συστήµατα, προκειµένου να υποκαθίστανται µε ασφάλεια οι συµβατικές µονάδες που πραγµατοποιούν την πρωτεύουσα ρύθµιση συχνότητας. Το ζήτηµα αυτό δεν έχει διερευνηθεί επαρκώς µέχρι σήµερα και οπωσδήποτε η εξέτασή του εκφεύγει από τα όρια του συγκεκριµένου ερευνητικού έργου. Στο παρόν έργο ελήφθησαν παραµετρικά εναλλακτικές τιµές για το δυναµικό όριο διείσδυσης των υδροστρόβιλων c ΗD (100%, 30%, 20%, 10%, 0%), προκειµένου να διερευνηθούν κυρίως οι ενεργειακές, αλλά και οι οικονοµικές επιπτώσεις της ταχύτητας της δυναµικής απόκρισης των υδροστρόβιλων. Σχετικά µε το δυναµικό όριο διείσδυσης των συµβατικών µονάδων, c D, αυτό εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά των συµβατικών µονάδων και των ρυθµιστών τους, το είδος και τη γεωγραφική διασπορά των αιολικών πάρκων και τις ιδιαίτερες συνθήκες λειτουργίας κάθε συστήµατος, τα διατιθέµενα µέσα παρακολούθησης και ελέγχου του συστήµατος κλπ. Με βάση την ακολουθούµενη µέχρι σήµερα πρακτική, το δυναµικό όριο διείσδυσης, c D, γενικά παίρνει τιµές περί το 30%-35% της ονοµαστικής ισχύος των εν λειτουργία συµβατικών µονάδων. Στις προσοµοιώσεις που πραγµατοποιήθηκαν ελήφθη c D =30%. 2.2 ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΥΒΣ Στη συνέχεια παρουσιάζεται η λογική µε βάση την οποία υποβάλλει την Προσφορά Ενέργειας και ήλωση Φορτίου ο ιαχειριστής του ΥΒΣ στο τέλος της προηγούµενης της ηµέρας κατανοµής, καθώς και τους περιορισµούς οι οποίοι επιβάλλονται. Επιπλέον περιγράφεται η εσωτερική λειτουργία του ΥΒΣ κατά τη διάρκεια του 24ωρου Προσφορά Ενέργειας Ο ΥΒΣ στο τέλος κάθε ηµέρας, έχοντας υπόψη την ποσότητα των νερών στην άνω δεξαµενή και ενδεχοµένως την προβλεπόµενη παραγωγή του Α/Π του για τις επόµενες ώρες, υποβάλλει προσφορά ενέργειας τουλάχιστον ίση µε την εγγυηµένη ενέργεια που ζητείται από τον Μ Ν. Εφόσον ο ΥΒΣ έχει υποβάλει δήλωση φορτίου για να εξασφαλίσει την εγγυηµένη ενέργεια του επόµενου 24ωρου, τότε η προσφερόµενη ενέργεια θα είναι υποχρεωτικά ίση µε την εγγυηµένη ενέργεια. ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 10

11 Η προσφερόµενη ενέργεια γενικά βασίζεται στα διαθέσιµα νερά της άνω δεξαµενής. υνητικά, για αύξηση των εσόδων, µπορεί να συνεκτιµηθεί κα ι η αναµενόµ ενη αιολική παραγωγή, γεγονός όµως που εισάγει πολλές αβεβαιότητες (σφάλµα πρόβλεψης του ανέµου, ταυτοχρονισµός τη ς αναµενόµενης αιολικής παραγωγής και της προγραµµατιζόµενης παραγωγής του ΥΒΣ). Στον αλγόριθµο προσοµοίωσης που χρησιµοποιείται υιοθετήθηκε η παρακάτω απλή λογική συνυπολογισµού της αναµενόµενης αιολικής παραγωγής, µε ενδεικτικούς συντελεστές ασφαλείας, οι οποίοι κλιµ ακώνονται στα διαδοχικά χρονικά διαστήµατα του επόµενου 24ωρου. Συγκεκριµένα η Προσφορά Ενέργειας για το επόµενο 24ωρο θα είναι το άθροισµα: της διαθέσιµης προς εκµετάλλευση υδραυλικής ενέργειας στην άνω δεξαµενή συνολικό συντελεστή απόδοσης αγωγών προσαγωγής και υδροστρόβιλων και των παρακάτω ποσοτήτων της προβλεπόµενης αιολικής παραγωγής ενέργειας: - επί το Του 80% της προβλεπόµενης αιολικής παραγωγής για τις ώρες 00:00 έως τις 08:00 (επί τον συνολικό συντελεστή απόδοσης του κύκλου άντληση-παραγωγής), λαµβάνοντας υπόψη και την ικανότητα άντλησης. Το άθροισµα της συγκεκριµένης ενέργειας δεν µπορεί να ξεπερνά τη µέγιστη χωρητικότητα σε ενέργεια της άνω δεξαµενής. - Του 50% της προβλεπόµενης αιολικής παραγωγής για τις ώρες 08:00 έως τις 16:00 (επί το συνολικό συντελεστή απόδοσης του κύκλου άντληση-παραγωγής), λαµβάνοντας υπόψη και την ικανότητα άντλησης. - Του 30% της προβλεπόµενης αιολικής παραγωγής για τις ώρες 16:00 έως τις 21:00 (επί το συντελεστή απόδοσης του κύκλου άντληση-παραγωγής), λαµβάνοντας υπόψη και την ικανότητα άντλησης. Πρόκειται για µια συντηρητική λογική που συνυπολογίζει την αναµενόµενη αιολική παραγωγή στην προσφορά ενέργειας, έτσι ώστε να προκύπτει όσο το δυνατόν καλύτερη αξιοποίηση του αιολικού δυναµ ικού (µείωση των απορρίψεων αιολικής παραγωγής προς άντληση λόγω γεµάτης δεξαµενής) και µεγιστοποίηση των εσόδων του ΥΒΣ, λαµβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι τα σφάλµατα της πρόβλεψης αυξάνονται σηµαντικά σε µεγαλύτερους χρονικούς ορίζοντες. Οι παραπάνω συντελεστές ασφαλείας επιλέχθηκαν µε το ακόλουθο σκεπτικό: Τις πρώτες ώρες του 24ώρου (00:00 έως και τις 08:00), όπου συνήθως ο ΥΒΣ δεν παράγει, επιλέγεται συντελεστής ασφαλείας 20%, που αφορά κυρίως την αβεβαιότητα στην πρόβλεψη της αιολικής παραγωγής. Τις λοιπές ώρες, στις οποίες ο ΥΒΣ κατά πάσα πιθανότητα θα κληθεί να παράγει (κυρίως το µεσηµέρι και το βράδυ, όπου εντοπίζονται οι αιχµές στην ηµερήσια καµπύλη φορτίου), οι συντελεστές ασφαλείας είναι πολύ µεγαλύτεροι λόγω της αβεβαιότητας που υφίσταται για τις συγκεκριµένες ώρες και την ισχύ την οποία θα κληθεί να παράγει ο ΥΒΣ, αλλά και λόγω του αυξηµένου σφάλµατος πρόβλεψης. Για παράδειγµα αν προβλέπεται σηµαντική αιολική παραγωγή τις απογευµατινές ώρες και αυτή συνυπολογιστεί στην προσφορά ενέργειας, τότε αν ζητηθεί από τον ΥΒΣ να παράγει το µεσηµέρι όπου συνήθως εµφανίζεται η αιχµή, είναι πιθανό να µην µπορέσει να αποδώσει την απαιτούµενη ενέργεια. Αυτός είναι και ο λόγος για τον ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 11

12 οποίο δεν συνυπολογίζεται η αιολική παραγωγή των τριών τελευταίων ωρών του 24ωρου. Ιδεατά, ο ΥΒΣ θα έπρεπε να προβλέπει κάθε µέρα τόσο την αναµενόµενη αιολική παραγωγή του όσο και τις ώρες παραγωγής και να προσαρµόζει ανάλογα τους συντελεστές ασφαλείας, ώστε αφενός να µεγιστοποιεί τις ηµερήσιες προσφορές ενέργειας (και άρα τα έσοδά του) και αφετέρου να είναι σε θέση να δίνει πάντοτε στο σύστηµα την ισχύ και ενέργεια κατανοµής του. Στην παρούσα ανάλυση, απουσία ειδικών αλγορίθµων πρόβλεψης, θα υλοποιηθεί η απλουστευµένη λογική που παρουσιάστηκε παραπάνω, η οποία κρίνεται ικανοποιητική για την εξαγωγή αποτελεσµάτων όσον αφορά την οικονοµικότητα του ΥΒΣ και τις επιπτώσεις του στ ο αυτόνοµο ηλεκτρικό σύστηµα ήλωση Φορτίου Όταν ο ΥΒΣ στο τέλος της ηµέρας προβλέπει ότι τα ήδη αποθηκευµένα νερά στην άνω δεξαµενή (συνεκτιµώντας ενδεχοµένως και την αναµενόµενη αιολική παραγωγή) δεν επαρκούν για την εξασφάλιση της εγγυηµένης ενέργειας του επόµενου 24ωρου (εφόσον αυτή έχει ζητηθεί από τον Μ Ν), τότε υποβάλλει ήλωση Φορτίου για απορρόφηση ενέργειας από το δίκτυο, ώστε να αντληθεί η απαιτούµενη ποσότητα νερών. Για να αποτραπεί η ανεξέλεγκτη απορρόφηση ενέργειας από το δίκτυο (πράγµα που µπορεί να ευνοεί τον ΥΒΣ, όταν η τιµή παραγωγής είναι σηµαντικά µεγαλύτερη της τιµής άντλησης), ο ιαχειριστής του ΥΒΣ υπόκειται στους εξής περιορισµούς: Εφόσον υποβάλλεται δήλωση φορτίου, η προσφορά ενέργειας δεν µπορεί να είναι µεγαλύτερη από τη ζητηθείσα από τον Μ Ν εγγυηµένη ενέργεια Η δήλωση φορτίου δεν µπορεί να είναι µεγαλύτερη από την εγγυηµένη ενέργεια δια το συντελεστή απόδοσης του πλήρους κύκλου άντλησης-παραγωγής του ΥΒΣ Λειτουργία του ΥΒΣ κατά τη διάρκεια του 24ώρου Αφού ο ΥΒΣ υποβάλει την Προσφορά Ενέργειας και τη ήλωση Φορτίου για το επόµενο 24ωρο, ο Μ Ν καταρτίζει το πρόγραµµα παραγωγής και άντλησης του ΥΒΣ και ανακοινώνει στον ΥΒΣ την ανά ώρα προγραµµατισµένη ισχύ παραγωγής των υδροστροβίλων, καθώς και την προγραµµατισµένη ισχύ άντλησης από το δίκτυο όταν έχει υποβληθεί ήλωση Φορτίου. Ο ιαχειριστής του ΥΒΣ, γνωρίζοντας την ισχύ κατανοµής των µονάδων ανά ώρα, κάνει ωριαίο προγραµµατισµό ένταξης των στροβίλων µε µόνο περιορισµό η συνολική ικανότητα των προς ένταξη υδροστρόβιλων, P Hn,i, να είναι µεγαλύτερη ή ίση της προγραµµατισµένης ισχύος παραγωγής την αντίστοιχη ώρα, P E,i. Τονίζεται ότι κατά τη φάση της λειτουργίας η πραγµατική ωριαία παραγωγή, P H,i, των στροβίλων µπορεί να είναι µικρότερη από την προγραµµατισµένη, P E,i, προκειµένου οι στρόβιλοι να παρέχουν στρεφόµενη εφεδρεία για την απορρόφηση της αιολικής παραγωγής των πάρκων εκτός ΥΒΣ, όπως ακριβώς συµβαίνει µε τις συµβατικές µονάδες τις οποίες υποκαθιστούν οι υδροστρόβιλοι. Αυτό µπορεί να συµβαίνει όταν υπάρχει αυξηµένη παραγωγή από τα ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 12

13 αιολικά πάρκα εκτός ΥΒΣ. Τότε η υποφόρτιση των στροβίλων µπορεί να φτάσει µέχρι το συµβατικό τεχνικό ελάχιστό τους (π.χ. 50%), υπό την προϋπόθεση ότι έχει προηγηθεί η υποφόρτιση των συµβατικών µονάδων του συστήµατος: P Hn i PE, i, (2.5) c HT, c PHn, i PH, i PE, i (2.6) Η ισχύς P H,i που παράγει ο ΥΒΣ µπορεί µερικώς να προέρχεται από το Α/Π του ΥΒΣ, οπότε οι Α/Γ υποκαθιστούν ισχύ των υδροστρόβιλων µε υποφόρτιση των τελευταίων. Η περίπτωση όµως αυτή πέραν του ότι αυξάνει σ ηµαντικά την πολυπλοκότητα ελέγχο υ του όλου συστήµατος, προϋποθέτει εξαιρετικά ταχεία δυναµική απόκριση από τους υδροστρόβιλους, ώστε να µπορούν να καλύψουν τις όποιες διακυµάνσεις της αιολικής παραγωγής ή την απώλειά της, χωρίς να τίθεται σε κίνδυνο η ευσταθής λειτουργία του συστήµατος. Επειδή η υπόθεση αυτή ελέγχεται ως προς τη βασιµότητά της, το ενδεχόµενο υποκατάστασης της προγραµµατισµένης ισχύος παραγωγής των υδροστρόβιλων από τα αιολικά του ΥΒΣ δεν υιοθετείται στον αλγόριθµο προσοµοίωσης. Ούτως ή άλλως η περίπτωση αυτή δεν αντιµετωπίζεται θετικά και από τον Μ Ν, λόγω της αυξηµένης πολυπλοκότητας του ελέγχου που συνεπάγεται. Γενικότερα, όσον αφορά τις προτεραιότητες ως προς την αξιοποίηση της αιολικής παραγωγής του ΥΒΣ, αυτές έχουν ως εξής: 1. Η διαθέσιµη αιολική παραγωγή αξιοποιείται πρωτίστως για άντληση. 2. Η περίσσεια αιολικής παραγωγής, η οποία δεν µπορεί να αντληθεί (είτε λόγω πληρότητας της άνω δεξαµενής είτε λόγω περιορισµένης ικανότητας του αντλητικού σταθµού), διατίθεται απ ευθείας στο δίκτυο όταν υπάρχει περίσσεια set-point (δηλαδή τις ώρες που η ικανότητα απορρόφησης αιολικής ισχύος από το δίκτυο υπερβαίνει την εγκατεστηµένη ισχύ των αιολικών εκτός ΥΒΣ). 3. Αν παραµένει ανεκµετάλλευτη αιολική παραγωγή, τότε η περίσσεια απορρίπτεται (περικοπή παραγωγής του Α/Π του ΥΒΣ) Ισοζύγιο ισχύος ΥΒΣ όπου, P HΤ,i : Σε όλες τις χρονικές περιόδους του έτους και για οποιαδήποτε πιθανή κατάσταση λειτουργίας του ΥΒΣ, θα πρέπει να ικανοποιείται η εξίσωση (2.7), η οποία εκφράζει το ισοζύγιο ισχύος του ΥΒΣ, ώστε η λειτουργία του να ανταποκρίνεται στον ηµερήσιο προγραµµατισµό που έχει προηγηθεί. Στο συγκεκριµένο ισοζύγιο δεν περιλαµβάνεται η ισχύς των αιολικών που δίνεται απ ευθείας στο δίκτυο µέσω της συµµετοχής του Α/Π του ΥΒΣ στην κατανοµή του set-point: P HT, i PWH, i Pp, i = PH, i + (2.7) η ισχύς λειτουργίας των υδροστρόβιλων του ΥΒΣ την ώρα i P WH,i : η ισχύς λειτουργίας του Α/Π του ΥΒΣ την ώρα i ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 13

14 P p,i : P H,i : η ισχύς των αντλιών του ΥΒΣ την ώρα i η ολική ισχύς του ΥΒΣ την ώρα i (θετική όταν παράγει και αρνητική όταν απορροφά ενέργεια από το δίκτυο) Η σχέση (2.7) εκφράζει την απαίτηση η ισχύς εξόδου των υδροστρόβιλων µαζί µε την καθαρή αιολική παραγωγή, αφού αφαιρεθεί η τυχόν άντληση, να ισούται µε την ισχύ κατανοµής του ΥΒΣ µετά την ενδεχόµενη υποφόρτιση των στροβίλων για απορρόφηση αιολικής παραγωγής άλλων Α/Π εκτός ΥΒΣ. Σε κατάσταση άντλησης από το δίκτυο, η παραπάνω ισχύς P H,i είναι προφανώς αρνητική. Μη τήρηση του ισοζυγίου κατά τη φάση της λειτουργίας έχει ως αποτέλεσµα τη διαφοροποίηση του συνολικού φορτίου του συστήµατος από το φορτίο µε το οποίο έγινε ο προγραµµατισµός λειτουργίας (π.χ. όταν η ισχύς άντλησης υπερβαίνει σηµαντικά την παραγωγή του Α/Π του ΥΒΣ και δεν έχει υποβληθεί δήλωση φορτίου). Αυτό µπορεί να έχει ως συνέπεια έλλειµµα ή πλεόνασµα παραγωγής στο σύστηµα, καταστάσεις κατ αρχήν µη αποδεκτές όταν οι αντίστοιχες αποκλίσεις είναι σηµαντικές. Προκειµένου να εξασφαλίζεται κάθε χρονική στιγµή η τήρηση του παραπάνω ισοζυγίου ισχύος ώστε να µην προκαλούνται προβλήµατα στο σύστηµα του νησιού, πρέπει να εξασφαλίζεται ισορροπία µεταξύ της αιολικής ισχύος και της ισχύος των αντλιών. Αν η διαθέσιµη αιολική παραγωγή είναι µεγαλύτερη από την ισχύ των ενταγµένων αντλιών, τότε περιορίζεται η ισχύς εξόδου των ανεµογεννητριών µέσω κατάλληλης εντολής (setpoint). Αν αντίθετα είναι µικρότερη από τα τεχνικά ελάχιστα των ενταγµένων αντλιών µ εταβλητών στροφών, τότε τίθεται θέµα απένταξης αντλιών. ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 14

15 3. ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΟΡΙΟΥ ΕΓΓΥΗΜΕΝΗΣ ΙΣΧΥΟΣ ΥΒΣ ΑΠΑΙΤΗΣΗ ΠΑΡΟΧΗΣ ΕΓΓΥΗΜΕΝΗΣ ΙΣΧΥΟΣ 3.1 ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΟΡΙΟΥ ΕΓΓΥΗΜΕΝΗΣ ΙΣΧΥΟΣ Σύµφωνα µε το ισχύον θεσµικό πλαίσιο προβλέπεται αποζηµίωση διαθεσιµότητας ισχύος (capacity credit) του ΥΒΣ, µε βάση την εγγυηµένη ισχύ των µονάδων ελεγχόµενης παραγωγής του και το κόστος νεοεισερχόµενου συµβατικού σταθµού αντίστοιχης ισχύος, µε το σκεπτικό ότι η παροχή εγγυηµένης ισχύος και ενέργειας από τον ΥΒΣ επιτρέπει την αποφυγή επένδυσης σε συµβατικό σταθµό παραγωγής αντίστοιχης ικανότητας για την κάλυψη των αιχµών. Συνεπώς υπό τη θεώρηση αυτή, ως όριο εγγυηµένης ισχύος ενός ΥΒΣ θεωρείται η ισχύς εκείνη που είναι πάντοτε εξασφαλισµένη, ανεξαρτήτως ανεµολογικών συνθηκών, και παράλληλα οδηγεί σε ισόποση µείωση της εγκατεστηµένης συµβατικής παραγωγής του νησιού. Προκειµένου ένα ποσό ισχύος και ενέργειας του ΥΒΣ να είναι πάντοτε εγγυηµένο, επιτρέπεται η άντληση από το δίκτυο, κατά βάση στις νυχτερινές ώρες, µεταθέτοντας ενέργεια από την αιχµή στην κοιλάδα της καµπύλης φορτίου. Συνεπώς η παροχή εγγυηµένης ισχύος και ενέργειας από τους ΥΒΣ συνδέεται άµεσα µε τη δυνατότητα άντλησης από το δίκτυο εντός του ίδιου 24ώρου, υπό τους περιορισµούς της καµπύλης φορτίου, σε ό,τι αφορά το µέγεθος της προς µεταφορά ενέργειας από την αιχµή στην κοιλάδα. εδοµένου ότι η ποσότητα ενέργειας αυτή είναι περιορισµένη, προκύπτει αντίστοιχος περιορισµός στην ενέργεια αιχµής η οποία µπορεί σε ηµερήσια βάση να καλυφθεί από τους ΥΒΣ κατά τρόπο απόλυτα διασφαλισµένο και άρα στην εγγυηµένη ισχύ που µπορούν αυτοί να παράσχουν υποκαθιστώντας αντίστοιχες θερµικές µονάδες αιχµής. Για τον καθορισµό του ορίου εγγυηµένης ισχύος των ΥΒΣ προτείνεται αλγόριθµος, ο οποίος βασίζεται στη θεώρηση ότι, υπό τις δυσµενέστερες ανεµολογικές συνθήκες, η κάλυψη οποιασδήποτε ενέργειας αιχµής της ηµερήσιας καµπύλης φορτίου προϋποθέτει αντίστοιχη άντληση τις νυχτερινές ώρες χαµηλού φορτίου και συγκεκριµένα απορρόφηση της προς απόδοση ενέργειας αιχµής, προσαυξηµένης κατά τις συνολικές απώλειες του κύκλου αποθήκευσης-ανάκτησης ενέργειας του ΥΒΣ. Η µετατόπιση φορτίου από την αιχµή στην κοιλάδα έχει ως αποτέλεσµα τη διαµόρφωση µιας νέας ηµερήσιας καµπύλης φορτίου των λοιπών (συµβατικών) µονάδων παραγωγής, η οποία εµφανίζει αυξηµένο νυχτερινό και µειωµένο ηµερήσιο φορτίο, όπως ενδεικτικά απεικονίζεται στο Σχήµα 3.1(α). Η παρουσία του ΥΒΣ µετασχηµατίζει την καµπύλη φορτίου, µειώνοντας τις απαιτήσεις σε συµβατική ισχύ κατά P conv,0 -P conv, ισχύς που οπωσδήποτε δεν µπορεί να υπερβαίνει την ικανότητα των υδροστρόβιλων P H. Στην περίπτωση του Σχήµατος 3.1(α), το όριο εγγυηµένης ισχύος του ΥΒΣ είναι ίσο µε τη µέγιστη ισχύ των υδροστρόβιλών του. Εντούτοις, η κατάσταση διαφοροποιείται σε περιπτώσεις ΥΒΣ µεγάλου µεγέθους, συγκριτικά µε τη ζήτηση φορτίου του νησιωτικού συστήµατος. Στο Σχήµα 3.1(β) απεικονίζεται ο µετασχηµατισµός της ηµερήσιας καµπύλης φορτίου για αυξανόµενα µεγέθη ΥΒΣ. Για τον µεγαλύτερο ΥΒΣ (καµπύλη 3), παρατηρείται ότι η καµπύλη φορτίου ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 15

16 παρουσιάζει νέα αιχµή κατά τις νυχτερινές ώρες. Συνεπώς, παρ ότι η ηµερήσια αιχµή πράγµατι µειώνεται κατά ποσό ίσο µε την ονοµαστική ισχύ των υδροστρόβιλων, P H P (%) P conv=p L,max-P H P conv0=p L,max time (24hours) (α) Αυξανόµενα µεγέθη ΥΒΣ 3 P CC,max P (%) Αυξανόµενα µεγέθη ΥΒΣ P L,max P conv,min 10 0 time (24hours) (β) Σχήµα 3.1: Μετασχηµατισµός µιας τυπικής ηµερήσιας καµπύλης φορτίου για αυξανόµενα µεγέθη ΥΒΣ (0:χωρίς ΥΒΣ, 3:µέγιστο µέγεθος ΥΒΣ), θεωρώντας ότι όλη η ενέργεια που παρέχεται από τους υδροστρόβιλους τις ώρες αιχµής έχει προηγουµένως αντληθεί από το δίκτυο κατά τις νυχτερινές ώρες. η προκύπτουσα µείωση στην απαιτούµενη εγκατεστηµένη ισχύ συµβατικών µονάδων είναι ξεκάθαρα µικρότερη, καθώς απαιτείται επιπλέον συµβατική ισχύς για να καλυφθεί η νέα νυχτερινή αιχµή. Η ελάχιστη απαιτούµενη συµβατική ισχύς, P conv,min, βάσει του Σχήµατος 3.1(β), προκύπτει στην ιδανική περίπτωση που η καµπύλη φορτίου γίνεται επίπεδη (καµπύλη 2 στο διάγραµµα). Με τον τρόπο αυτό καθορίζεται άµεσα και το όριο της εγγυηµένης ισχύος που έχει νόηµα να ζητηθεί από τον ΥΒΣ. Σηµειωτέον ότι στον υπολογισµό αυτόν έχει θεωρηθεί ότι όλη η ενέργεια που παρέχεται κατά τις ώρες αιχµής έχει προηγουµένως αντληθεί κατά τις νυχτερινές ώρες, δηλαδή έχει υιοθετηθεί το δυσµενέστερο σενάριο, απόλυτης άπνοιας και µηδενικών αποθεµάτων νερού στον άνω ταµιευτήρα του ΥΒΣ. Επίσης έχουν ληφθεί υπόψη οι απώλειες του κύκλου άντλησηςπαραγωγής για τη συσχέτιση της αντλούµενης και αποδιδόµενης ενέργειας. Ακόµη, ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 16

17 υφίσταται επίσης η προφανής προϋπόθεση επαρκούς χωρητικότητας των δεξαµενών αποθήκευσης και επαρκούς ικανότητας απορρόφησης ισχύος από το αντλητικό συγκρότηµα. Από τα προηγούµενα είναι σαφές ότι το όριο της εγγυηµένης ισχύος στην περίπτωση µεγάλων ΥΒΣ δεν συµπίπτει απαραίτητα µ ε το σύνολο της εγκατεστηµένης ισχύος των υδροστροβίλων τους, διότι δεν µπορεί να δ ιασφαλιστεί η παροχή της αντίστοιχης ενέργειας, παρά µόνο αν γίνει αποδεκτή η δηµιουργία νυχτερινής αιχµής που υπερβαίνει το ηµερήσ ιο µέγιστο φορτίο των συµβατικών µονάδων. Από τη µορφή της καµπύλης φορτίου ενός νησιού προκύπτει ένα συγκεκριµένο όριο εγγυηµένης ισχύος που µπορεί να αποζηµιωθεί για οποιονδήποτε ΥΒΣ και το οποίο όριο υπολογίζεται σε ετήσια βάση. Για το σκοπό αυτό, ο ηµερήσιος υπολογισµός που παρουσιάζεται στο Σχήµα 3.1(β) επαναλαµβάνεται για τις 365 ηµέρες του χρόνου. Η ελάχιστη απαιτούµενη συµβατική ισχύς για έναν συγκεκριµένο έτος, απαιτήσεις σε συµβατική ισχύ, A conv min Με δεδοµένη την ετήσια αιχµή φορτίου του συστήµατος, P ισχύος, P CC,max, για το νησί, ισούται µε: P P j conv, min :,, υπολογίζεται από τις ηµερήσιες ελάχιστες A j P conv,min = max[ P conv,min ] (3.1) j CC, max PL, max L,max, το άνω όριο εγγυηµένης A P = P (3.2) conv, min Εφόσον στους παραπάνω ηµερήσιους υπολογισµούς λαµβάνονται υπόψη η µέγιστη ικανότητα άντλησης του ΥΒ Σ και η µέγιστη χωρητικότητα τη ς άνω δεξαµενής του, ο καθορισµός του ορίου εγγυηµένης ισχύος δεν εξαρτάται µόνο από τη µορφή της καµπύλης φορτίου αλλά και από τα χαρακτηριστικά του εκάστοτε ΥΒΣ. Εφαρµόζοντας την παραπάνω διαδικασία για τον καθορισµό του ορίου εγγυηµένης ισχύος για τα συστήµατα της Κρήτης και της Λέσβου και για όλους τους εξεταζόµενους ΥΒΣ για τα έτη 2010 και 2020, προέκυψαν τα αποτελέσµατα των Πινάκων 3.1 και 3.2. Πίνακας 3.1: Όρια εγγυη µένης ισχύος για την Κρήτη Έτος ΥΒΣ 75 MW ΥΒΣ 150 MW ΥΒΣ 225 MW ΥΒΣ 300 MW MW MW MW MW MW ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 17

18 Πίνακας 3.2: Όρια εγγυηµένης ισχύος για τη Λέσβο Έτος ΥΒΣ 15 MW ΥΒΣ 30 MW MW MW MW MW Καταβολή αποζηµίωσης διαθεσιµότητας ισχύος µεγαλύτερης της P CC,max δεν είναι κατ αρχήν εύλογη, καθώς η αντίστοιχη ισχύς δεν είναι απόλυτα εξασφαλισµένη και άρα ο Μ Ν δεν απαλλάσσεται από την υποχρέωση εγκατάστασης (και αντίστοιχης αποζηµίωσης) θερµικών µονάδων ανάλογης ικανότητας. Τυχόν καταβολή αποζηµιώσεων για εγγυηµένη ισχύ υψηλότερη της P CC,max θεωρούµε ότι συνιστά κατ ουσίαν µέτρο ενίσχυσης της βιωσιµότητας των σχετικών επενδύσεων. Επισηµαίνεται πάντως ότι η θεώρηση αυτή δεν προβλέπεται ρητώς στο ισχύον θεσµικό πλαίσιο [1], [2], και στη ηµόσια ιαβούλευση 8/2008 της ΡΑΕ, [3], παρουσιάζεται µια αρκετά πιο ελαστική φιλοσοφία σε σχέση µε την αποζηµιωτέα εγγυηµένη ισχύ (capacity credit) των ΥΒΣ, η οποία επιτρέπει στον παραγωγό να καθορίζει αυτός την προς αποζηµίωση εγγυηµένη ισχύ (π.χ. το σύνολο της εγκατεστηµένης ισχύος των ελεγχόµενων µονάδων παραγωγής του ΥΒΣ). Σε περίπτωση που ζητηθεί από τον Μ Ν εγγυηµένη ισχύς και ενέργεια την οποία ο ΥΒΣ δεν είναι σε θέση να εξασφαλίσει, προβλέπονται πρόστιµα, το ύψος και ο τρόπος επιβολής των οποίων δεν έχουν ακόµη καθοριστεί επισήµως. Στην περίπτωση που υιοθετηθεί µια τέτοια λογική, ο παραγωγός θα σταθµίζει από τη µια πλευρά το κέρδος από το αυξηµένο capacity credit και από την άλλη τα πρόστιµα που πιθανόν να του επιβληθούν, καθώς και τις όποιες άλλες συνέπειες από την ενδεχόµενη µη ανταπόκρισή του στις εκάστοτε απαιτήσεις του Μ Ν. Προφανώς η στάθµιση αυτή βασίζεται στην πιθανότητα µη κάλυψης της απαίτησης εγγυηµένης παροχής, η οποία πιθανότητα µπορεί να µειωθεί σηµαντικά αν ο παραγωγός φροντίζει τις περιόδους υψηλού φορτίου να διατηρεί επαρκή αποθηκευµένη ποσότητα νερών στην άνω δεξαµενή του. Με βάση το σκεπτικό αυτό, οι ΥΒΣ θα µπορούσαν να διεκδικήσουν την αποζηµίωση της µέγιστης ισχύος των ελεγχόµενων µονάδων παραγωγής τους, φροντίζοντας παράλληλα να τηρούν κάποιο ελάχιστο ποσοστό πληρότητας στην άνω δεξαµενή τις περιόδους υψηλού φορτίου, ώστε να αποφευχθεί κατά το δυνατό το ενδεχόµενο αδυναµίας κάλυψης της εγγυηµένης παροχής. Στη παρούσα διερεύνηση έχει θεωρηθεί ότι οι ΥΒΣ θα αποζηµιώνονται για την εγκατεστηµένη ισχύ των υδροστροβίλων τους. 3.2 ΑΠΑΙΤΗΣΗ ΠΑΡΟΧΗΣ ΕΓΓΥΗΜΕΝΗΣ ΙΣΧΥΟΣ Οι ΥΒΣ που λαµβάνουν αποζηµίωση για την παροχή εγγυηµένης ισχύος οφείλουν να εξασφαλίζουν τη διαθεσιµότητα της ισχύος αυτής καθ όλη τη διάρκεια του έτους (πλην των προσυµφωνηµένων διαστηµάτων συντήρησης). Παρ όλα αυτά, η ζήτηση εγγυηµένης ισχύος και ενέργειας καθορίζεται από τον Μ Ν και µόνο, σε ηµ ερήσια βάση, σύµφωνα µε τις εκάστοτε πραγµατικές α νάγκες του ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 18

19 νησιωτικού συστήµατος. Για το λόγο αυτό, δεν είναι αναγκαίο και σκόπιµο να υπάρχει οποιαδήποτε συµβατική δέσµευση του Μ Ν για τη ζήτηση εγγυηµένης παροχής σε συγκεκριµένα χρονικά διαστήµατα του έτους, καθώς αυτό θα παρείχε στους ΥΒΣ αντίστοιχο δικαίωµα άντλησης από το δίκτυο, χωρίς αυτό να είναι απαραίτητο σε καθηµερινή βάση ή για την πλήρη ισχύ του ΥΒΣ. Αντίθετα, η ζήτηση εγγυηµένης παροχής θα καθορίζεται από τον Μ Ν και θα γνωστοποιείται στον παραγωγό από το προηγούµενο 24ωρο, µόνο όταν αυτό κρίνεται απαραίτητο για το σύστηµα. Ο τελευταίος θα πρέπει να είναι σε θέση να ανταποκριθεί, µε επαρκώς υψηλές ρήτρες για το ενδεχόµενο αδυναµίας παροχής της ζητηθείσας ισχύος και ενέργειας από δική του υπαιτιότητα. Η συχνότητα και το µέγεθος της ζητούµενης από τον Μ Ν εγγυηµένης παροχής έχουν επίπτωση στα αποτελέσµατα των αναλύσεων, καθώς επηρεάζουν άµεσα την πραγµατοποιούµενη άντληση από το δίκτυο. Στην παρούσα φάση εξετάστηκαν οι εξής δύο θεωρήσεις: Α. Ο Μ Ν απαιτεί εγγυηµένη παροχή µόνο τις ώρες που το φορτίο του νησιού είναι µεγαλύτερο από την ετήσια αιχµή του φορτίου (P L,max ) µείον το εκάστοτε όριο εγυηµένης ισχύος (P CC,max ) του ΥΒΣ που προσδιορίστηκε στην προηγούµενη παράγραφο. Με αυτή τη θεώρηση, η ζήτηση εγγυηµένης ισχύος µπορεί να ανταποκρίνεται σε πραγµατικές ανάγκες του συστήµατος, αν θεωρηθεί ότι το σύστηµα του νησιού διαθέτει εγκατεστηµένη συµβατική ισχύ ίση µε A conv min Β. Εναλλακτικά, ο Μ Ν θα µπορούσε να απαιτεί εγγυηµένη ενέργεια και για φορτία χαµηλότερα της τιµής P L,max -P CC,max, αποσκοπώντας στην οικονοµικότερη λειτουργία του συστήµατος, µέσω της υποκατάστασης των ακριβότερων συµβατικών µονάδων από υδροστρόβιλους χαµηλότερου µεταβλητού κόστους παραγωγής (πάντοτε βέβαια υπό τον περιορισµό η ζητούµενη εγγυηµένη ισχύς να µην υπερβαίνει την ικανότητα των υδροστρόβιλων του ΥΒΣ). Στην περίπτωση της Κρήτης, το κριτήριο αυτό µπορεί µε πρακτικό τρόπο να µεταφραστεί σε απαίτηση εγγυηµένης παροχής όποτε το ηµερήσιο φορτίο υπερβαίνει την ικανότητα των µονάδων µαζούτ, προκειµένου να υποκατασταθεί η λειτουργία των ακριβών µονάδων diesel (συνδυασµένος κύκλος Χανίων και αεριοστρόβιλοι). Η λογική αυτή προσοµοιώθηκε και αποτελέσµατα παρουσιάζονται στο Κεφάλαιο 6. Κύριο χαρακτηριστικό της είναι ότι οδηγεί σε αυξηµένη άντληση από το δίκτυο (µέχρι 10% ή και περισσότερο σε κάποιες περιπτώσεις, για το σύστηµα της Κρήτης). P,, δηλαδή ο Μ Ν έχει επιλέξει να αποφύγει την εγκατάσταση συµβατικής παραγωγής κατά το µέγεθος της αποζηµιωτέας εγγυηµένης ισχύος, P CC,max (πράγµα που βέβαια δεν συµβαίνει στα εξεταζόµενα νησιά, βάσει του υφιστάµενου σχεδιασµού ανάπτυξης της παραγωγής τους). Επιπλέον, µε τον τρόπο αυτό αποφεύγεται η δηµιουργία νυχτερινής αιχµής για το φορτίο των συµβατικών µονάδων, ακόµα και αν η εγκατεστηµένη συµβατική ισχύς είναι µεγαλύτερη από P A conv min,, πράγµα που θα µπορούσε να συµβεί στην περίπτωση µεγάλων ΥΒΣ. Βασικό πλεονέκτηµα της θεώρησης αυτής είναι ότι οδηγεί σε πολύ χαµηλά ποσοστά άντλησης από το δίκτυο (γενικά κάτω ή περί το 1% της ολικής ενέργειας άντλησης) και άρα σε ελαχιστοποίηση των απωλειών συµβατικής ενέργειας (και συνεπώς κατανάλωσης καυσίµου) στα συστήµατα αποθήκευσης. ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 19

20 Μειονέκτηµα της πρακτικής αυτής στην περίπτωση ΥΒΣ µεγάλου µεγέθους είναι η πιθανή µετάθεση µεγάλων ποσοτήτων ενέργειας στις νυχτερινές ώρες και άρα η δηµιουργία νυχτερινής αιχµής. Αυτό µπορεί να αποφευχθεί αν η τιµή P CC,max τεθεί ως άνω όριο στη ζητούµενη εγγυηµένη ισχύ, οδηγώντας σε αποκοπή µικρότερου τµήµατος της ηµερήσιας αιχµής από αυτό που αντιστοιχεί στην ισχύ των µονάδων diesel. Στη συνέχεια η συγκεκριµένη θεώρηση θα αναφέρεται ως Β1, όταν δεν επιβάλλεται ο περιορισµός αυτός, και ως Β2 όταν επιβάλλεται. Με τη θεώρηση Β2 προκύπτει µικρότερο ποσοστό άντλησης από το δίκτυο, αλλά και πάλι σηµαντικά υψηλότερο από ό,τι µε τη θεώρηση Α. Παρ όλα αυτά, η σκοπιµότητα υιοθέτησης της θεώρησης Β είναι εξαιρετικά αµφίβολη. Εάν η τιµολόγηση του ΥΒΣ προσδιοριστεί βάσει του κόστους της υποκαθιστάµενης ενέργειας των συµβατικών µονάδων (βλ. επόµενο Κεφάλαιο), δεν τίθεται πλέον θέµα οικονοµικότητας, αφού το συνολικό κόστος του συστήµατος του νησιού θα παραµένει σχεδόν σταθερό, ανεξαρτήτως της λογικής που υιοθετεί ο Μ Ν για την απαίτηση εγγυηµένης παροχής. Βεβαίως, τα έσοδα του ΥΒΣ δεν παραµένουν αµετάβλητα, διότι επηρεάζονται από το κόστος της άντλησης από το δίκτυο (αυξάνονται αν η τιµή βάσης είναι επαρκώς χαµηλή, µειώνονται στην αντίθετη περίπτωση), σε συνδυασµό µε τη διαµορφούµενη τιµή παραγωγής των υδροστρόβιλων, η οποία εξαρτάται από το µέγεθος της υποκαθιστάµενης συµβατικής ενέργειας (κατ αρχήν, όσο µεγαλύτερη, τόσο χαµηλότερο το µέσο µεταβλητό της κόστος). Σε κάθε περίπτωση, η ζήτηση εγγυηµ ένης παροχής από τον Μ Ν δεν θα καθορίζεται µόνο µε οικονοµικά κριτήρια, αλλά ενδεχοµένως και µε κριτήρια δυναµικής απόκρισης/επικουρικών υπηρεσιών, ενώ θα εξαρτάται επίσης και από γεγονότα µη διαθεσιµότητας συµβατικών µονάδων, τα οποία είναι στοχαστικά. Στην παρούσα έκθεση υιοθετήθηκε η θεώρηση Α ως βασική λογική, βάσει της οποίας ο Μ Ν απαιτεί εγγυηµένη ενέργεια τις ώρες που το φορτίο του νησιού είναι µεγαλύτερο από P L,max - P CC,max. Επίσης, αποτελέσµατα από την εφαρµογή της δεύτερης θεώρησης (Β1 και Β2) παρουσιάζονται για το σύστηµα της Κρήτης. Συστηµατικότερη διερεύνηση για την πρακτική ζήτησης εγγυηµένης παροχής από τον Μ Ν, κυρίως όταν αυτή οδηγεί σε αυξηµένη άντληση από το δίκτυο, θα γίνει στην επόµενη φάση του έργου, εφόσον αυτό κριθεί αναγκαίο. ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 20