Symulacja wykorzystania akumulatora ciepła w elektrociepłowni

produkcja energii, magazynowanie energii, prognozowanie zużycia, symulacja Monte Carlo

Zrównoważone zarządzanie produkcją i zużyciem energii stanowi jedno z naczelnych wyzwań XXI wieku. Wiąże się ono z zagrożeniami stanu środowiska przyrodniczego m.in. wskutek negatywnego wpływu energetyki na klimat, ograniczoności zasobów paliw kopalnych, a także niestabilności produkcji energii z wykorzystaniem źródeł odnawialnych – pomimo rozwijających się technologii pozyskania energii ze słońca, wiatru, wody, itp. W takiej sytuacji jednym ze sposobów poprawy efektywności gospodarki energetycznej – zarówno w skali mikro (energetyka rozproszona), jak i makro (system elektroenergetyczny), mogą być innowacyjne rozwiązania technologiczne umożliwiające magazynowanie energii. Ich skuteczna implementacja pozwoli na jej gromadzenie w okresach nadprodukcji i wykorzystanie w sytuacjach niedoboru. Wyzwania te są nie do przecenienia – przed współczesną nauką staje konieczność rozwiązywania różnego rodzaju zagadnień technologicznych w zakresie magazynowania, problemów organizacyjnych przedsiębiorstw wytwarzających energię elektryczną i ciepło, czy kwestii dotyczących funkcjonowania rynków energii. W artykule przedstawiono specyfikę funkcjonowania elektrociepłowni z magazynem ciepła na rynku energii elektrycznej w odniesieniu do związanych z tym parametrów obarczonych niepewnością. Zwrócono uwagę, że istotnym elementem procesu decyzyjnego i sterowania elektrociepłownią wyposażoną w niskotemperaturowy wodny akumulator ciepła – jako systemem – jest analiza ryzyka związanego z cenami energii oraz warunkami atmosferycznymi. Złożoność zagadnień, liczba zmiennych, jakie należy przeanalizować w danym czasie skłania do zastosowania zaawansowanych metod prognozowania. Uznano, że interesującymi narzędziami, które pozwalają na prognozowanie pracy instalacji z magazynem energii z uwzględnieniem wpływu wielu zmiennych mogą być stochastyczne metody modelowania. W wyniku zrealizowanych badań pokazano, że łączne wykorzystanie symulacji Monte Carlo i prognozowania z wykorzystaniem geometrycznego ruchu Browna umożliwia kwantyfikację ryzyka działalności elektrociepłowni i wpływ zastosowania magazynu energii na rozwiązywanie niepewności. Zastosowana metodyka może zostać wykorzystana zarówno na etapie projektowania systemów z magazynami energii, jak też umożliwić bieżącą analizę ryzyka w systemach już funkcjonujących; pozwoli to na poprawę efektywności ich funkcjonowania. Wprowadzenie do analizy dodatkowych parametrów planowanych inwestycji otworzy perspektywy maksymalneego wykorzystania wielkości magazynów energii zarówno w energetyce zawodowej, jak i rozproszonej.