OPTYMALIZACJA HYBRYDOWEGO AUTONOMICZNEGO SYSTEMU ENERGETYCZNEGO ZA POMOCĄ

PROGRAMOWANIA LINIOWEGOAdam Suski

SESJA STUDENCKA FORUM GOSPODARKI ENERGETYCZNEJ

1. Motywacje do przeprowadzenia analizy.2. Rozwiązanie? Hybrydowe systemy energetyczne!3. Szczegółowe cele pracy.4. Odnawialne i nieodnawialne źródła w HSE .5. Budowa analizowanego systemu.6. Model matematyczny i komputerowa implementacja.7. Studium przypadku.8. Wyniki analizy.9. Rekomendacje do przyszłych prac.

AGENDA

OGRANICZENIE EMISJI CO2Około 81% globalnej produkcji energii pochodzi ze spalania paliw kopalnych. Prowadzi to do masywnych emisji szkodliwych substancji, z których CO2 wywiera największy wpływ na człowieka i środowisko [1].

ŚWIATOWA ELEKTRYFIKACJA

Według International Energy Agency (IEA) w 2015 roku około miliard ludzi na całym świecie nie ma stałego dostępu do wiarygodnego źródła energii

elektrycznej [1].

MOTYWACJE DO PRZEPROWADZENIA ANALIZY

[1]

[2]

ROZWIĄZANIE?HYBRYDOWE

SYSTEMY ENERGETYCZNE!

Hybrydowe układy wytwórcze zawierają dwa lub więcej źródeł energii po to, by następowało wzajemne kompensowanie zalet i wad tych źródeł.

Są to małe zespoły współpracujących jednostek wytwórczych energii elektrycznej i ciepła, o odnawialnych i nieodnawialnych nośnikach energii pierwotnej i/lub zawierające układy do magazynowania energii oraz sterowania i koordynacji całym systemem [3].

SZCZEGÓŁOWE CELE PRACY

Jakie są odpowiednie rozmiary poszczególnych elementów hybrydowego systemu energetycznego?

Jaka powinien być optymalny rozdział pracy poszczególnych technologii w ciągu analizowanego okresu?

Jakie są współzależności w pracy rozpatrywanych technologii?

OPTYMALIZACJA

ANALIZAWYNKÓW

ODNAWIALNE ŹRÓDEŁ ENERGII W HYBRYDOWYCH SYSTEMACH ENERGETYCZNYCH

OGÓLNOŚWIATOWA I NIEOGRANICZONA

DOSTĘPNOŚĆ

WYSOKI POTENCJAŁ W KRAJACH

ROZWIJAJĄCYCH SIĘ

ZNACZĄCY SPADEK CEN INWESTYCYJNYCH

[4] [5]

KONIECZNOŚĆ ZASTOSOWANIA ŹRÓDŁA KONWENCJONALNEGO

ORAZ MAGAZYNU ENERGII

Odnawialne źródła energii charakteryzują się wysoką nieprzewidywalnością oraz niestabilnoscią w produkcji

W okresach, kiedy OZE produkują energię może występować na nią niskie zapotrzebowanie, bądź odwrotnie.

Generator konwencjonalny zapewnia niezawodność dostaw energii przez całą dobę i niezależnie od warunków pogodowych

BUDOWA ANALIZOWANEGO SYSTEMU

System złożony jest z panelu fotowoltaicznego, turbiny wiatrowej, generatora diesla oraz baterii kwasowo-ołowiowej

System jest przystosowywany do produkcji energii w układzie trójfazowym

System jest autonomiczny - nieprzyłączony do sieci elektroenergetycznej

METODA OPTYMALIZACJI SYSTEMU

SYSTEM ENERGETYCZNY ZAWIERAJĄCY WIELE RODZAJÓW TECHNOLOGII

programowanie liniowe

KONIECZNOŚĆ ZASTOSOWANIA ZAAWANSOWANYCH TECHNIK

ZARZĄDZANIA

OPTYMALIZACJA METODĄ PROGRAMOWANIA LINIOWEGO

NA ETAPIE PROJEKTOWANIA

NA ETAPIE PRACY

OPTYMALNE ROZMIARY

TECHNOLOGII

OPTYMALNE ZARZĄDZANIE PRACĄ

TECHNOLOGII

MODEL MATEMATYCZNY

Funkcja celu

Warunkiograniczające

OPROGRAMOWANIEG A M S S O F T W A R E

KOMPUTEROWA IMPELEMENTACJA MODELU

STUDIUM PRZYPADKU

Prowincja Bolivar, Ekwador

Rolnicza wioska niepodłączona do sieci elektroenergetycznej

Wioska złożona jest z 30 domów, każdy z 5 mieszkańcami.

[7]

DZIENNE USŁONECZNIENIE

C Z Ę S T O T L I W O Ś Ć G O D Z I N O W A

ZGROMADZENIE DANYCH METEOROLOGICZNYCH

PRĘDKOŚCI WIATRUC Z Ę S T O T L I W O Ś Ć G O D Z I N O W A

[8]

PARAMETRY EKONOMICZNE ORAZ TECHNOLOGICZNE

WYNIKI ANALIZYBrak turbiny wiatrowej

Konieczny, mały generator Diesla

Akumulator o znacznych rozmiarach ładowany przez panele fotowoltaiczne

COE [$/kWh] 0.143

Produkcja energii [kWh]

136614

0.585

2067-

644500.307

203131

DZIAŁANIE ZOPTYMALIZOWANEGO MODELU

WNIOSKI

S T W O R Z O N Y M O D E L D Z I A Ł A Ł O D P O W I E D N I O - Z A P O T R Z E B O W A N I E N A E N E R G I Ę I I N N E O G R A N I C Z E N I A B Y Ł Y S P E Ł N I O N E W K A Ż D E J G O D Z I N I E

W P R Z E P R O W A D Z O N E J A N A L I Z I E T E C H N O L O G I E P O P R A W N I E Z E S O B Ą K O O P E R O W A Ł Y

W A R U N K I M E T E O R O L O G I C Z N E M A J Ą N A J W I Ę K S Z Y W P Ł Y W N A R O Z W I Ą Z A N I E

REKOMENDACJE DO PRZYSZŁYCH PRAC

R O Z S Z E R Z E N I E S Y S T E M U O K O L E J N E T E C H N O L O G I E

P O R Ó W N A N I E S Y S T E M U Z P O D Ł Ą C Z E N I E M D O S I E C I E L E K T R O E N E R G E T Y C Z N E J

D O K Ł A D N I E J S Z E D A N E M E T E O R O L O G I C Z N E

BIBLIOGRAFIA

[1] International Energy Agency, “World Energy Outlook 2017,” OECD, Nov. 2017.[2] “Access to electricity (% of population),” World Bank, 2018. [Online]. Available: https://data.worldbank.org/indicator/EG.ELC.ACCS.ZS. [Accessed: 22-Nov-2018][3] Paska J.: Wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła w systemach hybrydowych. Energetyka czerwiec 2013.[4] GLOBAL Solar ATLAS, “Global Solar Atlas,” Washingt. D.C., 2018.[5] DTU Wind Energy and World Bank Group, “Global Wind Atlas,” Global Wind Atlas, 2018[6] GAMS Development Corporation, “General Algebraic Modeling System (GAMS) Release 24.2.1,” Washington, DC, USA. 2013.[7] ARCONEL, “Estadística Anual y Multianual del sector eléctrico Ecuatoriano,” Annu. Rep., 2016[8] International Renewable Energy Agency (IRENA), “Electricity storage and renewables: Costs and markets to 2030,” 2017.

ADAM SUSKI

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ