Title Metoda za analizu različitih mogućnosti održivog razvoja elektroenergetskog sustava Title (english) Method for the Analysis of Electric Power System Sustainable Development Various Options Author Željko Tomšić Mentor Danilo Feretić (mentor)Committee member Vladimir Mikuličić (član povjerenstva)Committee member Danilo Feretić (član povjerenstva)Committee member Božo Udovičić (član povjerenstva)Committee member Neven Elezović (član povjerenstva)Committee member Sejid Tešnjak (član povjerenstva)Granter University of Zagreb Defense date and country 2001-10-24, Croatia Scientific / art field, TECHNICAL SCIENCES Universal decimal classificationUDC ) 621.3 - Electrical engineering Abstract Planiranje u skladu s kriterijima održivog razvoja zahtijeva sistematski, integrirani multidisciplinarni pristup koji će postići istovremeno ekonomske, ekološke i društvene ciljeve. Proizvodnja električne energije ima direktne, ali i ekološke i društvene (eksterne) troškove koji su kompleksni i kontraverzni. Uključivanje ekologije u planiranje je jedan od glavnih kriterija da bi rezultat bio u skladu s kriterijima održivog razvoja.
U disertacije je razvijena metoda za kompleksno optimiranje planova razvoja proizvodnih postrojenja u elektroenergetskom sustavu. Specifičnost je metode u uključivanju ekološkog utjecaja elektroenergetskih postrojenja i njihovih energetskih lanaca u proces kvantificiranog optimiranja sustava.
Doprinos metode je i u poboljšanju primjenjivosti za elektroenergetske sustave s velikim udjelom hidroenergije kroz povezivanje simulacijskog programa za godišnje optimiranje korištenja hidropotencijala i optimizacijskog programa za dugoročno optimiranje razvoja sustava.
Analiziran je optimalni plan razvoja elektroenergetskog sustava s i bez uključenih eksternih troškova. Integracija eksternih troškova različitih proizvodnih tehnologija i procjena rada sustava uz minimalne društvene (direktne i eksterne) troškove i utjecaj na izbor optimalne konfiguracije bio je jedan od glavnih ciljeva istraživanja i podloga za razvoj metode. Da bi se vrednovali ukupni društveni troškovi povezani s proizvodnjom električne energije, u primjeni metode razmotreno je: dispečiranje s optimizacijom standardnih promjenjivih troškova, dispečiranje s optimizacijom standardnih promjenjivih troškova i nakon toga proračun ukupnih (direktnih i indirektnih) troškova, dispečiranje s minimizacijom standardnih promjenjivih troškova, ali koji sada uključuju i specifične eksterne troškove za svaku elektranu, nastale zbog šteta u okolišu.
Međutim iako je teorija eksternalija vrlo detaljno i sistematski obrađena, neprihvaćenost metode eksternih troškova od dijela znanstvenika i donositelja odluka, pokazuje da je potrebno kod izbora strategije primijeniti i druge metode. Tu se s obzirom na karakter problema (mnogo suprostavljenih ciljeva istovremeno) primijenjena multikriterijska analiza. Multi-kriterijska metoda može se koristiti i u kombinaciji s metodom eksternih troškova tako da npr. koristi funkciju štete za određivanje ulaznih vrijednosti.
Da bi se mogla sagledati usklađenost odabranog strateškog plana razvoja s kriterijima održivog razvoja primijenjen je novi alat još relativno u razvoju, a to su indikatori održivog razvoja. Oni služe u praćenju i vrednovanju odabrane strategije kroz vrijeme. Najveći problem u primjeni indikatora je da je ta metodologija još u razvoju u svijetu pa ne postoji potpuno razvijen mehanizam za njihovo određivanje, a pogotovo sumiranje, a za širu primjenu potreban je međunarodni koncenzus.
Na kraju disertacije razvijena metoda primijenjena je na izradu strateškog plana razvoja hrvatskog elektroenergetskog sustava. U tom zadatku razmotrene su različite strategije za zadovoljenje budućih potreba za električnom energijom. Da bi se zadatak proveo, napravljeno je sljedeće: analiza elektroenergetskog sustava, određivanje elektrana kandidata za budući razvoj elektroenergetskog sustava, usporedba različitih tehnologija i energetskih lanaca za proizvodnju električne energije, procjena eksternih troškova za elektrane kandidate pomoću usvojene metodologije, optimizacija elektroenergetskog sustava za svaki scenarij pomoću modela, kod odabira strateškog plana razvoja između niza "optimalnih" opcija (za razne zadane početne uvjete) primijenjena je multikriterijska analiza, usuglašenost strategije s principima održivog razvoja provjerena je s indikatorima održivog razvoja.
Abstract (english) Planning according to principles of sustainable development needs systematic and multidisciplinary approach that can in the same time cover economic, ecology and social goals. Power system projects have direct and environmental and social costs which are complex and controversial. Including the environment in planning process is one of major criteria to reach development that is sustainable.
This thesis developed the method for strategic planning which is necessary to identify the sustainable production and use of electricity over the next several decades, primarily via the integration of existing and innovative models and analytic tools.
Particularly method improve analysis in powers system with high portion of hydro power plants by connecting simulation model for yearly optimization for water using with long range optimization model. Environmental regulations and international agreements and external costs of electricity production are included in criteria for optimization of power system development.
The optimal power system expansion plan is analysed, with and without internalizing external costs. One of the key research goals and the background for the developed method was to integrate external costs of various energy technologies into power system planning, determine system operation at minimal total (direct + external) cost, and examine the impact of external costs on technology choice. In order to evaluate social costs of electricity production, two approaches are taken: (i) power plant dispatching based on minimal variable costs, after which the total costs of the selected optimal solution were calculated, and (ii) dispatching based on minimal variable costs, but with external costs added.
However, although the external costs theory is systematical and well elaborated, it is still controversial and rejected by some scientists and decision makers. Therefore, when choosing the optimal expansion strategy, other methods are needed as well. Considering the type of the problem (more objectives, sometimes conflicting), multicriteria analysis was chosen. Multicriteria method can be combined with the external costs, e.g. damage cost function obtained from the external costs method can be used as an input parameter to the multicriteria analysis.
In order to check if the potentially optimal expansion strategies are sustainable, sustainability indicators are applied. They are a relatively new tool, still under development, and there is still no unified method for their estimation or aggregation. International concensus is needed if sustainability indicators are to be more broadly applied.
By using the method developed within the dissertation, an optimal expansion strategy for Croatian power system is suggested. To accomplish the task, the following was done: power system analysis; selection of candidate technologies and power plant types for expansion; cost and environmental impact comparisson on candidate technologies based on life-cycle approach; estimation of external costs of candidate power plants; power system optimization in various development scenarios (various sets of input constraints). When choosing the best expansion plan among several potentially optimal candidates (depending on the initial constraints), multicriteria analysis was applied. Sustainability of the optimal strategy was checked with sustainability indicators.
Keywords
Održivi razvoj
energetika
ekologija
elektroenergetski sustav
planiranje
optimiranje
energetski lanci
indikatori održivog razvoja
eksterni troškovi
multikriterijske metode
Keywords (english)
Sustainable development
energy
ecology
electric power system
planning
optimazation
energy chains
sustainable development indicators
external costs
multicriteria methods
Language croatian URN:NBN urn:nbn:hr:168:751520 Study programme Title: Doctoral study programme "Electrical Engineering and Computing" Type of resource Text File origin Born digital Access conditions Closed access Terms of use Created on 2019-04-19 10:59:38
