hrvatski

Pouzdanost sustava proizvodnje električne energije u tržišnim uvjetima

Glavna karakteristika suvremenog doba je spoj brzog tehnološkog i tržišnog razvoja. Da bi na suvremenom tržištu proizvod bio konkurentan, gotovo svakodnevno mora zadovoljiti nove zahtjeve kvalitete i pouzdanosti. Sadržaj disertacije upravo je poveznica ovih dvaju karakteristika na području elektroenergetskog sustava (EES-a), točnije proizvodnog sustava i suvremenog koncepta tržišta električne energije. Razvojem suvremenog tržišta električne energije postavljaju se novi zahtjevi za pouzdanost EES-a, što iziskuje nove pristupe proračuna pouzdanosti. U suvremenoj je literaturi vrlo malo ili gotovo da nema radova koji povezuju pouzdanost sustava proizvodnje sa suvremenim tržištem električne energije. Tradicionalni pristup proračunu pouzdanosti sustava proizvodnje podrazumijeva model agregata s dva stanja, potpuno raspoloživo i potpuno neraspoloživo stanje koji daje pokazatelj FOR- Force Outage Rate i veoma pesimistične rezultate budući da su u svakom realnome EES-u prisutna stanja sa smanjenim kapacitetom proizvodnje generatora. Uvođenjem stanja sa smanjenim kapacitetom pokazatelji pouzdanosti postaju točniji, no i dalje ostaje nepoznat broj stanja sa smanjenim kapacitetom koji je potreban za točniji model pouzdanosti proizvodnog sustava. Nadalje, suvremeni komercijalni programski alati za proračun pouzdanosti EES-a većinom nemaju mogućnost modeliranja komponente s više od dva stanja (NEPLAN) i vrlo je upitna točnost alata koji imaju tu mogućnost (DIgSILENT). Jedan od ciljeva izrade disertacije bio je određivanje primjerenog broja stanja koja su dostatna za model pouzdanosti generatora u termoelektranama u uvjetima suvremenog tržišta električne energije. Prvo poglavlje je uvod u kojem su naznačeni ciljevi i kratak sadržaj poglavlja u disertaciji. Disertacija u drugom poglavlju započinje temeljnim definicijama i relacijama iz teorije pouzdanosti EES-a i njegovih komponenti. Prikazane su sve najvažnije relacije između temeljnih veličina, funkcije gustoće razdiobe kvarova, funkcije kvara, intenziteta kvara, funkcije pouzdanosti, nepouzdanosti, raspoloživosti i neraspoloživosti komponente. Zatim se nastavlja Markovljevim modelima proizvodne komponente s dva, tri, četiri, pet i šest stanja. Prikazani su detaljni izvodi korištenjem matrice intenziteta prijelaza između stanja. Izvedeni su izrazi za vjerojatnosti boravka u pojedinim stanjima rada, zastoja i rada sa jednim dva tri ili četiri stanja sa smanjenim kapacitetima U trećem poglavlju je napravljena statističkih obrada podataka o proizvodnji stvarnoga EES-a u cilju određivanja ulaznih parametara daljnjih proračuna pouzdanosti korištenjem metode ''pridodavanja'' stanja, (COPT- Capacity outage probability table) te logičke analize i sinteze statističkog skupa. U četvrtom je poglavlju doprinos kandidata jer je razvijen i opisan algoritam i računalna aplikacija za određivanje adekvatnog broja stanja modela pouzdanosti proizvodnog kapaciteta. Algoritam se bazira na metodi vjerojatnosti deficita snage i električne energije. Korištena je malo poznata a veoma pogodna Kronecer-ova algebra Peto poglavlje sadrži proračunom pouzdanosti sustava proizvodnje, ekvivalentnog izvora sačinjenog od jedne, dvije, tri, četiri i pet generatorskih jedinica uz povećanja broja stanja istih. Napravljena je analiza osjetljivosti broja stanja od dva do šest stanja modela generatorskih jedinica, promjene opterećenja ekvivalentnog potrošača. Primijenjena je metoda pridodavanja stanju. Svi proračuni izvedeni su s pomoću razvijenog algoritma odnosno urađene računalne aplikacije u programskome jeziku C++. Izračunavaju se i uspoređuju dva temeljna pokazatelja proizvodnog sustava vjerojatno neisporučena električna energija EENS [MWh/god] i vjerojatnost deficita snage proizvodnje LOLP [h/god] - Lost Of Load Probability Šesto poglavlje opisuje principe sekvencijalne varijante simulacijske Monte Carlo metode. Korištena je metoda Monte Carlo simulacije s uzorkovanjem trajanja stanja komponente. Dana su pojašnjenja postavki metode kroz vizualizaciju i primjere te je prikazan algoritam u obliku dijagrama toka, te izrađene računalne aplikacije ove metode Sedmo poglavlje je poseban doprinos pristupnika u prikazu važnih veličina na tržištu električne energije, dobit proizvođača kod isporuke prema Isporuka prema fizičkom ugovoru i prema financijskom ugovoru kao i dobit dobavljača, a kao idealna tako i najmanja kod bilateralnog ugovaranja. Dan je i uvid o poziciji i strategiji proizvođača na suvremenome tržištu električne energije, opisuje njegove obveze i dužnosti prema dobavljaču, prikazuje iterativni proces pregovaranja s dobavljačem. Različita tržišta, u smislu različitih krivulja potrošnje i proizvodnje te različitih cijena, postoje za svaki sat u danu. Na vremensku dimenziju tržišta, osim vremenske dimenzije proizvoda, utjecaj ima i vrijeme između trenutka kada je trgovina obavljena i trenutka kada se obavlja fizička transakcija (fizički tokovi električne snage I energije). S obzirom na potrebno vrijeme između trenutka trgovine i fizičke dostave proizvoda, tržišta električne energije možemo podijeliti na promptna (tekuća, spot) tržišta i buduća tržišta Posebice je obrađeno tržište putem “Bilateralnih ugovora” koje ima ključnu ulogu na suvremenom, liberalnome tržištu električne energije budući da se ovakvom trgovinom proizvođači i dobavljači obostrano ograđuju od rizika zbog promjenjivosti cijena na burzi. Bilateralna trgovina između proizvođača i dobavljača (ili velikih potrošača) je dominantan oblik trgovanja na tržištu električne energije, no također se može održavati i između proizvođača ili ostalih posrednika. Buduća tržišta električnim energijom se razlikuju ovisno o tome jesu li budući ugovori fizičke ili čisto financijske prirode. Razvijeni su modeli i prikazane relacije za procjenu rizika i dobiti zbog kvalitetnih ugovora ako se uzme u obzir model pouzdanosti proizvodnih kapaciteta s više stanja zbog nepouzdanog rada proizvodnih jedinica. U osmom je poglavlju analizirana primjena sekvencijalne Monte Carlo simulacije u strategiji proizvođača na suvremenom tržištu električne energije, točnije, u strategiji pregovaranja bilateralnih ugovora. Sekvencijalna Monte Carlo simulacija je izvedena na primjeru stvarnog proizvodnog kapaciteta uporabom izrađene aplikacije u programskome jeziku C++. U disertaciji se došlo do spoznaje da financijska dobit ili gubitak proizvođača električne energije, ovisi o trajanju pojedinog stanja generatora unutar promatranog razdoblja i iskazano je težinskom funkcijom. Ova je funkcija je prirodna i intuitivna jer povezuje vjerojatnost pojave vremenskog intervala u razdiobi vremena boravka generatora u nekom stanju (rad, smanjeni kapaciteti, zastoj) s trajanjem tog vremenskog intervala, odnosno funkcija težine daje klasifikaciju vremena boravka generatora u pojedinom stanju. S obzirom na klasifikaciju vremena boravka komponente u stanjima izvršena je evaluacija trajanja stanja te su uvedene funkcije težine i funkcije težine rizika svih stanja. Prema uvedenim funkcijama određene su strategije bilateralnog ugovaranja s obzirom na proračune potpuno raspoloživog i potpuno neraspoloživog stanja zasebno. Simulacijama trajanja svih modeliranih stanja generatora dobivene su funkcije dobiti od prodaje električne energije unutar vremenskog razdoblja trajanja bilateralnog ugovora za koje su uzeti kvartali, to jest 4 puta godišnje ugovaranje i funkcije troška tog vremenskog razdoblja čijom je razlikom dobiven ekvivalent dobiti od prodaje električne energije, te je donesena strategija bilateralnog ugovaranja koja se temelji na dva osnovna scenarija: scenarija konstantne isporuke uz promjenjivu cijenu MWh proizvedene električne energije po kvartalima i scenariju konstantne cijene i promjenjive isporuke električne energije po kvartalima.

pouzdanost; termoelektarne; Monte Carlo simulacija; pokazatelji pouzdanosti; tržište električne enrgije; bilateralni ugovori

nije evidentirano