Συμβολή στην παροχή επικουρικών υπηρεσιών από εικονικό σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

Abstract

The widespread deployment of Distributed Generation (DG) in modern Electric Power Systems (EPS) has led to doubts regarding the future of further penetration of the former in the latter. Economical and technical reasons have already been posing limitations, even to the operation of the existing installations. Moreover, due to the complete deregulation of the electricity market and the shrinking or discontinuance of incentives supporting the development of Renewable Energy Sources (RES), the owners and/or operators of DGs have to additionally consider special issues and more complex requirements. Based on the above, an entity of both technical and economical natures has to be considered: the Virtual Power Plant (VPP). A VPP can incorporate a vast number of DG units and loads, which do not necessarily share physical connection among them, in order to fully exploit their individual characteristics and, hence, to serve market, technical and regulatory (as for the EPS) requirements and concerns. In this thesis, a set of methodologies and architectures for the provision and realization of ancillary services from a VPP has been developed, in scope of the existing grid codes and standards. In detail, the following are discussed: firm power capacity provision by a VPP, frequency control contribution by stochastic DGs, over-frequency mitigation through VPP de-loading and voltage control support of a distribution line by a VPP. It is supposed that the owner/operator of the considered VPP can neither affect the EPS nor rely on access to full information regarding the EPS status and measurements. Lastly, in the Appendix of this thesis, a methodology is proposed for managing big data and measurements logged by the actors of the VPP, since the former are required in order to serve and assess the execution/realization of the ancillary services. According to the aforementioned points, the VPP fulfills its contribution to ancillary services in a manner adequately abstract, without prerequisites or updates in codes and standards, thus can be readily integrated in modern EPS.

Η ευρύτατη εξάπλωση της εγκατάστασης μονάδων Διεσπαρμένης Παραγωγής (ΔΠ) στα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΣΗΕ) έχει εγείρει ερωτήματα σχετικά με την δυνατότητα περαιτέρω διείσδυσης των πρώτων στα δεύτερα. Οικονομικοί και τεχνικοί λόγοι θέτουν ήδη περιορισμούς ακόμα και στη λειτουργία των υπαρχουσών εγκαταστάσεων. Πλέον τούτων, η πλήρης απελευθέρωση της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας και η υποχώρηση των κινήτρων ανάπτυξης των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (αποτελούν υπολογίσιμο μέρος της ΔΠ) θέτουν ειδικότερα ζητήματα και συνθετότερες απαιτήσεις προς τους ιδιοκτήτες και χειριστές της ΔΠ. Όλα τα παραπάνω στοιχειοθετούν την ανάγκη θεώρησης μίας οικονομοτεχνικής οντότητας που καλείται Εικονικός Σταθμός Παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (ΕιΣΠ). Ο ΕιΣΠ ενσωματώνει πλήθος μονάδων ΔΠ και φορτίων, τα όποια δεν είναι απαραίτητο να μοιράζονται μεταξύ τους φυσική σύνδεση, με στόχο τη συνολική αξιοποίηση των επιμέρους χαρακτηριστικών τους προς εμπορικούς, τεχνικούς και ρυθμιστικούς (για το ΣΗΕ) λόγους και σκοπούς. Στην παρούσα εργασία αναπτύσσεται ένα σύνολο μεθόδων προγραμματισμού και υλοποίησης της παροχής επικουρικών υπηρεσιών από έναν ΕιΣΠ, υπό το πρίσμα των κωδίκων και κανονισμών που υφίστανται. Αναλυτικότερα, μελετώνται: η εξασφάλιση εγγυημένης παροχής ισχύος από ΕιΣΠ, η παροχή ρύθμισης συχνότητας από στοχαστικού τύπου μονάδες ΔΠ, η αντιμετώπιση της υπερσυχνότητας με αποκοπή μέρους της παραγόμενης ισχύος του ΕιΣΠ και η υποστήριξη της ρύθμισης τάσης επί γραμμής διανομής από ΕιΣΠ. Θεωρείται ότι ο εκάστοτε ιδιοκτήτης/χειριστής του ΕιΣΠ δεν έχει τη δυνατότητα να επηρεάζει το ΣΗΕ κατά οποιονδήποτε τρόπο, ούτε μπορεί να διαθέτει πλήρη γνώση των συνθηκών και της κατάστασης λειτουργίας του. Τέλος, στο Παράρτημα της παρούσης, προτείνεται μεθοδολογία διαχείρισης μεγάλου όγκου καταγραφόμενων δεδομένων και μετρήσεων, τα οποία συλλέγονται από τους συντελεστές του ΕιΣΠ, διότι εξυπηρετούν και αξιολογούν την εκτέλεση/υλοποίηση των επικουρικών υπηρεσιών. Σύμφωνα με τα προαναφερθέντα, η εκπλήρωση των επικουρικών υπηρεσιών υποστηρίζει ένα μοντέλο ΕιΣΠ επαρκώς αφαιρετικό, χωρίς προδιαγραφές ή προαπαιτούμενα και με ικανότητα άμεσης ενσωμάτωσής του στα σύγχρονα ΣΗΕ.