view in publisher's site

Planning and operating a renewable-dominated European power system under uncertainty

Highlights•Planning the capacity expansion of the European power system towards 2050.•Using stochastic optimization to consider the long- and short-term uncertainties.•Operating the energy and reserve markets of the European power system in 2050.•Huge production of intermittent renewable power is possible with storage capacity.•Sixteen countries will end up with a generating system at least 70% renewable.AbstractIn this paper we study the European power system for 2050 from both the expansion and the operation perspectives. First, the generating and storage capacity to be built is decided by solving a multi-stage investment model taking into account the uncertainty related to the investment costs and the demand growth. Stochastic programming is used to represent this decision-making problem under uncertainty. Second, the daily operation of the resulting European power system is analyzed. A two-stage stochastic-programming problem is proposed to model the day-ahead energy and reserve markets in the first stage, and the real-time operation in the second stage. At this level, the uncertainty of the hourly available wind and solar power and the demand level is considered. The numerical results indicate that an European power system mainly based on solar and onshore wind power is possible at a reasonable cost if storage units are also installed. The total new generating capacity to be built up to 2050 will be around 881 GW, which leads to an investment cost of at least 1622 billion euros. The possibility of wind, solar and storage units to provide a certain reserve capacity allows to reduce the participation of thermal units. Therefore, a 77% reduction in the CO2 emissions respect to 1990 may be achieved in 2050. Finally, unserved demand is found in few countries only in 75 h of the year, while the average daily energy prices are stable and comparatively low among the countries.

برنامه‌ریزی و اجرای یک سیستم قدرت تجدید پذیر در اروپا تحت شرایط عدم قطعیت

نقاط برجسته برنامه‌ریزی برای گسترش ظرفیت سیستم قدرت اروپا تا سال ۲۰۵۰. استفاده از بهینه‌سازی تصادفی برای در نظر گرفتن عدم قطعیت‌های بلند مدت و کوتاه‌مدت. عملکرد بازارهای انرژی و ذخیره سیستم قدرت اروپا در سال ۲۰۵۰. تولید انبوه انرژی تجدید پذیر متناوب با ظرفیت ذخیره‌سازی امکان پذیر است. در این مقاله ما سیستم قدرت اروپا را برای سال ۲۰۵۰ از هر دو دیدگاه توسعه و بهره‌برداری مورد مطالعه قرار می‌دهیم. اول، ظرفیت تولید و ذخیره‌سازی که باید ساخته شود با حل یک مدل سرمایه‌گذاری چند مرحله‌ای با در نظر گرفتن عدم قطعیت مربوط به هزینه‌های سرمایه‌گذاری و رشد تقاضا تعیین می‌شود. برنامه‌نویسی تصادفی برای نشان دادن این مساله تصمیم‌گیری تحت عدم قطعیت استفاده می‌شود. دوم، عملکرد روزانه سیستم قدرت اروپایی حاصل تحلیل می‌شود. یک مساله برنامه‌ریزی تصادفی دو مرحله‌ای برای مدل‌سازی بازارهای انرژی و ذخیره در مرحله اول و عملیات زمان واقعی در مرحله دوم پیشنهاد شده‌است. در این سطح، عدم قطعیت نیروی باد و انرژی خورشیدی ساعتی در دسترس و سطح تقاضا در نظر گرفته می‌شود. نتایج عددی نشان می‌دهد که اگر واحدهای ذخیره‌سازی نیز نصب شوند، یک سیستم قدرت اروپایی عمدتا مبتنی بر انرژی بادی خورشیدی و ساحلی با هزینه مناسب امکان پذیر است. کل ظرفیت تولید جدید تا سال ۲۰۵۰ حدود ۸۸۱ گیگاوات خواهد بود، که منجر به هزینه سرمایه‌گذاری حداقل ۱۶۲۲ میلیارد یورو خواهد شد. احتمال وجود واحدهای بادی، خورشیدی و ذخیره‌سازی برای ایجاد یک ظرفیت ذخیره معین، امکان کاهش مشارکت واحدهای حرارتی را فراهم می‌آورد. بنابراین، کاهش ۷۷ درصدی در انتشار دی‌اکسید کربن نسبت به سال ۱۹۹۰ ممکن است در سال ۲۰۵۰ حاصل شود. در نهایت، تقاضای برآورده نشده تنها در ۷۵ ساعت از سال در چند کشور یافت می‌شود، در حالی که متوسط قیمت انرژی روزانه در بین کشورها ثابت و نسبتا پایین است.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Mechanical Engineering
  • ترجمه مقاله Mechanical Engineering
  • مقاله مهندسی مکانیک
  • ترجمه مقاله مهندسی مکانیک
  • مقاله Civil and Structural Engineering
  • ترجمه مقاله Civil and Structural Engineering
  • مقاله مهندسی عمران و طراحی ساختار
  • ترجمه مقاله مهندسی عمران و طراحی ساختار
  • مقاله Building and Construction
  • ترجمه مقاله Building and Construction
  • مقاله ساختمان‌سازی و ساخت و ساز
  • ترجمه مقاله ساختمان‌سازی و ساخت و ساز
  • مقاله Management, Monitoring, Policy and Law
  • ترجمه مقاله Management, Monitoring, Policy and Law
  • مقاله مدیریت، نظارت، سیاست و قانون
  • ترجمه مقاله مدیریت، نظارت، سیاست و قانون
  • مقاله General Energy
  • ترجمه مقاله General Energy
  • مقاله انرژی عمومی
  • ترجمه مقاله انرژی عمومی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.