Βελτιώνοντας την αξιοπιστία του εφοδιασμού με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μέσω της συγκέντρωσης σταθμών παραγωγής

Improving the reliability of the renewable energy supply through pooling of power plants (english)

  1. MSc thesis
  2. Θεοφάνης, Νικόλαος
  3. Διοίκηση Εφοδιαστικής Αλυσίδας (ΔΕΑ)
  4. 17 July 2022 [2022-07-17]
  5. Αγγλικά
  6. 85
  7. Θωμαΐδης, Νικόλαος
  8. Κονδύλη, Αιμιλία | Γιαννίκος, Ιωάννης
  9. Αιολική Ενέργεια | Wind Energy | Κίνδυνος Παραγωγής | Volumetric Risk | Στρατηγική χωρικής διαφοροποιήσης | Spatial diversification strategy | Στρατηγική αντιστάθμισης κινδύνου | Hedging | Παράγωγα συμβόλαια αιολικής ισχύς | Wind Power Futures
  10. 24
  11. Περιέχει : πίνακες, διαγράμματα, εικόνες, χάρτες
    • Τα συστήματα παραγωγής αιολικής ενέργειας χαρακτηρίζονται από αυξημένη αβεβαιότητα σχετικά με τον ακριβή χρόνο και όγκο της παραχθείσας προς παράδοση ηλεκτρικής ενέργειας. Ο κίνδυνος παραγωγής αποτελεί χαρακτηριστικό γνώρισμα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και αποδίδεται στην υψηλή μεταβλητότητά του καθώς και στην αδυναμία ακριβούς πρόβλεψης της έντασης και της κατεύθυνσης του ανέμου. Η αυξημένη μεταβλητότητα δημιουργεί την ανάγκη δημιουργίας ενός νέου πλαισίου αξιολόγησης της απόδοσης των συστημάτων παραγωγής, δίνοντας ιδιαίτερη σημασία στην διαχείριση του ογκομετρικού κινδύνου της παραγωγής. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι να διερευνηθεί η αποτελεσματικότητα δύο διαφορετικών προσεγγίσεων στον τρόπο διαχείρισης του κινδύνου παραγωγής των συστημάτων παραγωγής αιολικής ενέργειας. Η πρώτη στρατηγική διαχείρισης κινδύνου είναι η στρατηγική χωρικής διαφοροποίησης, στην οποία επιδιώκεται η βελτίωση της αξιοπιστίας του συστήματος παραγωγής ενέργειας, μέσω της διασύνδεσης πολλών αιολικών πάρκων, τα οποία βρίσκονται σε απομακρυσμένες περιοχές. Το μείγμα μονάδων παραγωγής που δημιουργείται δύναται να διατηρεί ενα ικανοποιητικό επιπέδο συγκεντρωτικής ενεργειακής παραγωγής, ακόμα και τις περιόδους όπου μεμονονωμένες μονάδες παραγωγής αδυνατούν να παράξουν τα επιθυμητά επίπεδα ενέργειας. Η δεύτερη στρατηγική διαχείρισης του ογκομετρικού κινδύνου είναι η στρατηγική αντιστάθμισης κινδύνου, στην οποία οι παραγωγοί αιολικής ενέργειας χρησιμοποιούν χρηματοοικονομικά εργαλεία προκειμένου να διαχειριστούν τις διακυμάνσεις των χρηματικών εσόδων τους. Μέσω παραγώγων συμβολαίων μελλοντικής εκπλήρωσης αιολικής ενέργειας, τα οποία τους αποζημιώνουν σε περιόδους που η πραγματική παραγωγή πέφτει κάτω από ένα επίπεδο αναφοράς, οι παραγωγοί επιδιώκουν να αντισταθμίσουν την αβεβαιότητα των εσόδων τους. Χρησιμοποιώντας ένα μεγάλο σύνολο δεδομένων παραγωγής αιολικής ενέργειας για τη Γερμανία, δημιουργήσαμε, αρχικά, στατικές και μηνιαίες δυναμικές βέλτιστες κατανομές δυναμικότητας αιολικής παραγωγής, υποθέτοντας μια ποικιλία επιχειρησιακών στόχων οι οποίοι επικεντρώνονται στον κίνδυνο, στην αξιοπιστία και στην απόδοση. Αυτοί οι στόχοι εξετάστηκαν συλλογικά χρησιμοποιώντας έννοιες και τεχνικές από τη θεωρία βελτιστοποίησης πολλαπλών κριτηρίων. Η αποτελεσματικότητα της στρατηγικής χωρικής διαφοροποίησης αξιολογήθηκε με βάση τις επιδόσεις που επιτυγχάνουν τα βέλτιστα μείγματα παραγωγής. Τέλος, χρησιμοποιώντας τεχνικές προσομοίωσης και βελτιστοποίησης, προχωρήσαμε στην εφαρμογή στρατηγικών αντιστάθμισης κινδύνου με χρήση χρηματοοικονομικών συμβολαίων, για την διαχείριση του ογκομετρικού κινδύνου του συστήματος παραγωγής αιολικής ενέργειας της Γερμανίας. Επιτύχαμε την δημιουργία χαρτοφυλακίων παραγωγής των οποίων τα έσοδα από τη συνολική παραγωγή σε συνδυασμό με την πώληση ορισμένου αριθμού συμβολαίων μελλοντικής εκπλήρωσης αιολικής ενέργειας, οδηγούν στην ελαχιστοποίηση της μεταβλητότητας των συνολικών μηνιαίων εσόδων των παραγωγών αιολικής ενέργειας.
    • Wind power generation systems are characterized by increasing uncertainty about the exact timing and volume of the delivered energy. The volumetric risk is inherent to renewable energy generation and can be attributed to unpredictability and variability of wind intensity and direction. The variability is so persistent that it raises the need for a new evaluation framework for the performance of the production system, with a detailed account of the output uncertainty. The aim of this dissertation is to investigate the effectiveness of two different approaches in management of the volumetric risk of the wind power generation systems. The first risk management strategy is the spatial diversification strategy, in which decision makers aim at the improvement of the reliability of energy production through the interconnection of many wind farms located at distant areas. This array of generating units could collectively maintain a sufficient level of power production, even at times when individual components fail to deliver. The second strategy of management of the volumetric risk, is the hedging strategy, in which the wind energy producers make use of financial instruments to control fluctuations in their revenues. Through wind power futures contracts that compensate them in times when actual production falls below a reference level, producers seek to offset the uncertainty of their revenue. Using a large set of simulated wind energy generation data for Germany, we derived, at first, static and monthly dynamic optimal allocations of wind generation capacity assuming a variety of operational objectives, focusing on risk, reliability and yield. These objectives were examined collectively using concepts and techniques from multi-criteria optimization theory. The effectiveness of the spatial diversification strategy was evaluated on the basis of the performances that attain the optimal generation mixes. Finally, using simulation and optimization techniques, we proceeded to the implementation of hedging strategies in order to control financially the volumetric risk of wind energy supply in Germany. We created generation portfolios whose revenue from the aggregate production in combination with the sale of a certain number of wind power futures contracts, lead to the minimization of the variability of their total monthly revenue.
  13. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.