Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τη βέλτιστη λειτουργία ενός συστήματος αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας με μπαταρίες στο πλαίσιο της ελληνικής αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Στόχος της εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου πλαισίου πρόβλεψης τιμών, βελτιστοποίησης της λειτουργίας της μπαταρίας και τεχνοοικονομικής αξιολόγησης της επένδυσης, με έμφαση στη συμμετοχή στις αγορές της επόμενης ημέρας(DAM) και τις ενδοημερήσιες αγορές (IDA1, IDA2 και IDA3). Αρχικά, αναλύονται τα βασικά χαρακτηριστικά των συστημάτων BESS και η δομή των αγορών ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ στη συνέχεια αναπτύσσονται μοντέλα πρόβλεψης των τιμών για τις επιμέρους αγορές. Η πρόβλεψη πραγματοποιείται με αξιοποίηση ιστορικών δεδομένων αγοράς, χρονικών χαρακτηριστικών και δεδομένων καιρικών συνθηκών, με χρονική ανάλυση 15 λεπτών. Οι παραγόμενες προβλέψεις χρησιμοποιούνται ως είσοδος σε ένα μαθηματικό μοντέλο διαδοχικής βελτιστοποίησης, το οποίο καθορίζει τη βέλτιστη λειτουργία του BESS λαμβάνοντας υπόψη τους τεχνικούς περιορισμούς της μπαταρίας, την απόδοση φόρτισης και εκφόρτισης, τα όρια κατάστασης φόρτισης, την ημερήσια συνολική διακινούμενη ενέργεια και το κόστος υποβάθμισης. Η απόδοση της προτεινόμενης στρατηγικής αξιολογείται μέσω δύο σεναρίων. Στο ρεαλιστικό σενάριο, η βελτιστοποίηση βασίζεται στις προβλεπόμενες τιμές, ενώ το οικονομικό αποτέλεσμα υπολογίζεται με τις πραγματικές τιμές της αγοράς. Στο ντετερμινιστικό σενάριο χρησιμοποιούνται οι πραγματικές τιμές και κατά τη διαδικασία βελτιστοποίησης, παρέχοντας ένα θεωρητικό σημείο αναφοράς της επίδοσης. Τέλος, πραγματοποιείται τεχνοοικονομική αξιολόγηση σε ορίζοντα δέκα ετών, λαμβάνοντας υπόψη την υποβάθμιση της μπαταρίας, το λειτουργικό κόστος και τις απαιτούμενες επενδύσεις ενίσχυσης της χωρητικότητας. Η αξιολόγηση πραγματοποιείται μέσω των δεικτών NPV, IRR και ROI και παρέχει μια συνολική εικόνα της οικονομικής βιωσιμότητας του εξεταζόμενου συστήματος.

This thesis investigates the optimal operation of a Battery Energy Storage System (BESS) within the Greek electricity market. The main objective is to develop an integrated framework for electricity price forecasting, battery operation optimization, and techno-economic evaluation of the investment, with emphasis on participation in the Day-Ahead Market (DAM) and Intraday Auctions (IDA1, IDA2, and IDA3). Initially, the main characteristics of BESS technologies and the structure of electricity markets are analyzed. Subsequently, electricity price forecasting models are developed for the individual markets. The forecasting process utilizes historical market data, temporal features, and weather-related information at a 15-minute time resolution. The resulting forecasts are used as inputs to a sequential mathematical optimization model, which determines the optimal operation of the BESS while considering the technical constraints of the battery, charging and discharging efficiencies, State of Charge limits, daily energy throughput, and battery degradation costs. The performance of the proposed strategy is evaluated through two scenarios. In the Realistic Scenario, the optimization is based on forecasted prices, while the economic performance is calculated using actual market prices. In the Deterministic Scenario, actual prices are used during the optimization process as well, providing a theoretical benchmark for the performance of the strategy. Finally, a ten-year techno-economic assessment is performed, considering battery degradation, operating costs, and the required investments for capacity augmentation. The evaluation is based on the financial indicators NPV, IRR, and ROI, providing an overall assessment of the economic viability of the examined BESS system.