VPLIV ELEKTRIČNIH VOZIL NA ZANESLJIVOST ELEKTROENERGETSKEGA SISTEMA

Doctoral thesis Slovenian OPEN
BOŽIČ, DUŠAN (2017)
  • Subject: električna vozila | zanesljivost elektroenergetskega sistema | optimizacijske metode | sistemske storitve | kazalniki učinkovitosti investicij | electric vehicles | power system reliability | optimization methods | ancillary services | investment efficiency indices

Zagotavljanje zanesljive oskrbe odjemalcev z električno energijo predstavlja primarno nalogo elektroenergetskih sistemov, na kar kaže tudi spreminjanje načina regulacije sistemskih operaterjev v dereguliranih trgih z električno energijo. Regulatorji pri regulaciji sistemskih operaterjev namreč vse pogosteje uvajajo regulacijo kakovosti dobave električne energije, ki v ospredje postavlja prav zanesljivost sistema. Prihodki sistemskih operaterjev so pri regulaciji kakovosti dobave električne energije zaradi uporabe nagrajevalno penalizacijskih shem namreč neposredno odvisni od zanesljivosti sistema. Posledično si sistemski operaterji želijo cenovno učinkovitega zagotavljanja zanesljivosti sistema, kar pa bo v prihodnosti ob večanju porabe kot posledica vse večjega števila električnih vozil v sistemu vse prej kot lahka naloga. V literaturi in razpravah strokovnjakov se največkrat izpostavlja, da bo potrebno ob povečanem številu električnih vozil elektroenergetski sistem podpreti z novimi viri ali posegi v porabo, da bi se zagotovila pričakovana stopnja zanesljivosti. Neizpodbitno velja, da vozila predstavljajo dodatno obremenitev sistema, saj iz njega črpajo energijo potrebno za transport, vendar pa se v literaturi redko zasledi matematično in analitsko podkrepljenost tovrstnih razprav. To dejstvo predstavlja motivacijo za raziskave v okviru te doktorske naloge. Za celovito predstavitev obravnavane tematike zato v prvem delu doktorske disertacije podajamo pregled področja zanesljivosti elektroenergetskega sistema in tehnologije električnih vozil. Pri tem odgovorimo na štiri ključna vprašanja v zvezi z zanesljivostjo elektroenergetskega sistema, in sicer kaj zanesljivost sistema sploh je, kako jo zagotavljamo, kako jo merimo in kakšna je cena (ne)zanesljivosti sistema. V nadaljevanju pri predstavitvi tehnologije električnih vozil uvodoma predstavimo različne tipe električnih vozil, ki jih poznamo. Električna vozila v osnovi delimo na baterijska električna vozila in hibridna vozila, pri čemer hibridna vozila delimo še naprej na serijske in vzporedne hibride. Prav posebno vrsto električnih vozil pa predstavljajo vozila s pogonom na gorivne celice. V okviru predstavitve električnih vozil nato podamo možnosti njihove uporabe v okviru elektroenergetskega sistema kot jih vidijo avtorji v literaturi. Avtorji v literaturi predvidevajo, da bo mogoče električna vozila uporabljati pri upravljanju s porabo v sistemu, pri maksimizaciji dobička na trgu z električno energijo, pri maksimizaciji izrabe obnovljivih virov energije in pri zagotavljanju sistemskih storitev, pri čemer se v literaturi omenjata predvsem regulacija frekvence in napetosti v sistemu. Naštetim poglavjem na koncu dodamo še poglavje o uporabi električnih vozil za zagotavljanje zanesljivosti elektroenergetskega sistema, ki bralca uvede v tematiko drugega dela doktorske naloge. V drugem delu naloge predstavimo novo metodo za vrednotenje ukrepov za zagotavljanje zanesljivosti elektroenergetskega sistema in nov način optimizacije polnjenja in praznjenja električnih vozil, ki omogoča maksimizacijo zanesljivost elektroenergetskega sistema ob prisotnosti električnih vozil v sistemu. Metodi predstavljata izvirna znanstvena prispevka doktorske disertacije. Metoda za vrednotenje ukrepov za zagotavljanje zanesljivosti elektroenergetskega sistema je primarno namenjena sistemskim operaterjem za načrtovanje investicij v dereguliranih trgih z električno energijo. Pri regulaciji kakovosti dobave električne energije so namreč prihodki sistemskih operaterjev neposredno odvisni od zanesljivosti sistema. Pri spremembi regulatornega okvira se zato pokaže potreba po novem pristopu k investicijskemu načrtovanju elektroenergetskega sistema. Uporaba predlagane metode zmanjšuje tveganja, ki jih prinaša nov način regulacije, saj temelji na simulaciji učinkov predvidenih investicijskih kandidatov na zanesljivost sistema. Pri tem metoda investicijske kandidate med seboj primerja na podlagi kazalnikov učinkovitosti investicij, ki predstavljajo novost in so eden od izvirnih prispevkov znanosti v disertaciji. Čeprav v okviru metode kazalnike uporabljamo za primerjavo različnih investicijskih kandidatov, pa so kazalniki splošni in jih je moč uporabiti tudi za vrednotenje morebitnih drugih ukrepov za zagotavljanje zanesljivosti elektroenergetskega sistema. To dokazuje njihova uspešna uporaba v zaključku doktorske naloge, kjer s pomočjo kazalnikov primerjamo dva načina zagotavljanja zanesljivosti sistema. Prvi način predvideva optimizacijo polnjenja in praznjenja električnih vozil, drugi način pa predvideva izgradnjo nove elektrarne v sistemu. V zadnjem delu disertacije predstavljamo inovativen način zagotavljanja zanesljivosti elektroenergetskega sistema, in sicer z optimizacijo polnjenja in praznjenja električnih vozil v sistemu. Predlagana optimizacijska metoda predstavlja osrednji izvirni znanstveni prispevek doktorske disertacije. Metoda temelji na optimizaciji časa in trajanja polnjenja in praznjenja električnih vozil, z njeno uporabo pa je mogoče v elektroenergetski sistem vključiti veliko število električnih vozil, ne da bi se pri tem zanesljivost sistema poslabšala. Prav nasprotno, izkaže se namreč, da je mogoče s pomočjo metode zanesljivost sistema, do določene mere celo izboljšati. Ugotovljeno dejstvo daje električnim vozilom možnost sodelovanja pri nudenju sistemske storitve zagotavljanja rezerve moči, pri čemer bi lahko z optimizacijo polnjenja in praznjenja električnih vozil celo nadomeščali klasične proizvodne vire v sistemu. Pri tem bi uporabniki vozil za nudenje storitve pričakovali določeno finančno nadomestilo. Doktorsko disertacijo sklenemo z analizo ekonomske primerjave omenjenih načinov zagotavljanja rezerve moči v elektroenergetskem sistemu.
Share - Bookmark