Φάση Ι: Διασύνδεση ΕΡ 150 kV Κρήτη - Πελοπόννησος
Η υλοποίηση της φάσης Ι της διασύνδεσης της Κρήτης αποφασίστηκε να πραγματοποιηθεί με 2 κυκλώματα Εναλλασσόμενου Ρεύματος 150 kV, ονομαστικής μεταφορικής ικανότητας 200 MVA έκαστο. Η γενική τοπολογία της διασύνδεσης εναλλασσόμενου ρεύματος Πελοποννήσου – Κρήτης παρουσιάζεται στο Σχήμα 1.
Γενικά, στην περίπτωση εγκατάστασης καλωδίων Εναλλασσόμενου Ρεύματος, η ελαχιστοποίηση της υποβρύχιας όδευσης επιδιώκεται όχι μόνο για λόγους περιορισμού του κόστους, αλλά και των απαιτήσεων αέργου αντιστάθμισης, οι οποίες ούτως ή άλλως είναι σημαντικές. Για το λόγο αυτό, ως σημείο σύνδεσης στην Πελοπόννησο επιλέχθηκε η ευρύτερη περιοχή της Νεάπολης και του ακρωτηρίου Μαλέα και συγκεκριμένα ο Υ/Σ Μολάων. Για τη σύνδεση στο υπόλοιπο Σύστημα υλοποιήθηκε η αναβάθμιση της Γ.Μ. μονού κυκλώματος ελαφρού τύπου (Ε) Μεγαλόπολη Ι – Σπάρτη ΙΙ – Σπάρτη Ι – Σκάλα – Μολάοι σε Γ.Μ. διπλού κυκλώματος βαρέος τύπου (2Β). Αναφορικά με το σημείο σύνδεσης στην Κρήτη, για λόγους ελαχιστοποίησης της υποβρύχιας όδευσης επιλέχθηκε σημείο στα Δυτικά της Νήσου στον Υ/Σ Χανιών.
Η διασύνδεση εκκινεί από τον Υ/Σ Μολάων με ένα υπόγειο καλωδιακό τμήμα περί τα 4 km και ακολουθεί εναέρια Γ.Μ διπλού κυκλώματος μήκους 24 km με αγωγούς αυξημένου θερμικού ορίου. Εν συνεχεία, μέσω νέου Υ/Σ ζεύξης στη ΝΑ Πελοπόννησο (Τερματικό Αντιστάθμισης) η Γ.Μ. υπογειοποιείται για μήκος περίπου 10 km, έως το σημείο προσαιγιάλωσης. Στο τερματικό αντιστάθμισης η διασύνδεση εναέριων και υπόγειων κυκλωμάτων γίνεται διαμέσου διπλού ζυγού 150 kV. Στον Υ/Σ αυτόν εγκαταστάθηκαν οι διατάξεις αντιστάθμισης του καλωδίου του άκρου της Πελοποννήσου.
Από το σημείο προσαιγιάλωσης στη Πελοπόννησο ξεκινά διπλή υποβρύχια καλωδιακή γραμμή με μήκος περίπου 132 km, έως το σημείο προσαιγιάλωσης στα Δυτικά της νήσου Κρήτης. Από το σημείο προσαιγιάλωσης της πλευράς της Κρήτης ξεκινά διπλή υπόγεια καλωδιακή γραμμή μήκους περίπου 34 km η οποία καταλήγει στον Υ/Σ GIS Χανίων που αποτελεί επέκταση του Υ/Σ που λειτουργούσε στα Χανιά. Στον Υ/Σ GIS Χανίων συνδέονται και οι διατάξεις αντιστάθμισης του καλωδίου του άκρου της Κρήτης.
Με βάση τις τελικές μελέτες σχεδιασμού που εκπονήθηκαν από κοινή ομάδα εργασίας του ΑΔΜΗΕ και του ΔΕΔΔΗΕ [1-6] προέκυψαν και υλοποιήθηκαν τα ακόλουθα:
• Κάθε κύκλωμα της καλωδιακής διασύνδεσης AC αντισταθμίζεται σε ποσοστό της τάξης του 90% με την εγκατάσταση 6 ανεξάρτητων βαθμίδων πηνίων ισχύος 40 MVAR εκάστη ανά καλωδιακό σύστημα, κατανεμημένων στα δύο άκρα του συνδέσμου.
• Για την αποτελεσματική ρύθμιση των τάσεων σε όλες τις πιθανές συνθήκες λειτουργίας και τη διασφάλιση της ευστάθειας του δικτύου σε κανονικές συνθήκες και σε συνθήκες διαταραχών αποφασίστηκε επιπροσθέτως η εγκατάσταση δυναμικού μέσου αντιστάθμισης. Στο πλαίσιο αυτό εγκαταστάθηκε στατός αντισταθμιστής ισχύος (STATCOM) ικανότητας ±60 MVAR στον Υ/Σ Ηράκλειο ΙΙ που βρίσκεται στην ευρύτερη περιοχή των Λινοπεραμάτων.
• Η Μέγιστη Μεταφερόμενη Ισχύς από τον σύνδεσμο βάση της ανάλυσης στατικής ασφάλειας ανέρχεται σε 180 MW (μετά τις απώλειες του συνδέσμου) με κύρια περιοριστικά όρια τις τάσεις επί του ΣΗΕ Κρήτης και την απόκλιση γωνίας εκατέρωθεν του συνδέσμου.
• Δεδομένου και ότι πολλές από τις υφιστάμενες μονάδες ΑΠΕ στην Κρήτη δεν έχουν απαίτηση αδιάλειπτης λειτουργίας σε βυθίσεις τάσης, ενδέχεται «Ν-1» διαταραχές όπως η απώλεια ενός κλάδου του συνδέσμου ΕΡ να συνοδευτούν από δευτερογενή διαταραχή απώλειας σημαντικού μεγέθους τοπικής παραγωγής. Για την κάλυψη αυτών των καταστάσεων σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ένα Ειδικό Σύστημα Προστασίας (Special Protection Scheme – SPS) που επιτηρεί μεγέθη της AC διασύνδεσης και οδηγεί σε μερική απόρριψη φορτίου στην Κρήτη στην περίπτωση παραμενόντων υπερφορτίσεων στα κυκλώματα της διασύνδεσης. Το σύστημα αυτό έχει επίσης σχεδιαστεί για την αντιμετώπιση ακραίων διαταραχών, όπως η συνολική απώλεια του συνδέσμου AC («Ν-1-1» ή «Ν-2» διαταραχή).
• Νέο Περιφερειακό Κέντρο Ελέγχου Ενέργειας Κρήτης
Αναλυτικότερα, η Φάση Ι της υλοποίησης της διασύνδεσης ΕΡ Πελοποννήσου – Κρήτης περιελάμβανε και τα ακόλουθα έργα που ολοκληρώθηκαν την περίοδο 2018-2020:
• Κατασκευή νέας Γ.Μ. 150 kV διπλού κυκλώματος, ονομαστικής ικανότητας μεταφοράς 200 MVA, από τον Υ/Σ Μολάων έως το σημείο προσαιγιάλωσης στη ΝΑ Πελοπόννησο. Η Γ.Μ. αυτή αποτελείται από τα εξής:
▪ Γ.Μ. διπλού κυκλώματος από τον Υ/Σ Μολάων έως το νέο Υ/Σ Ζεύξης ΝΑ Πελοποννήσου. Θα είναι εναέρια Γ.Μ. με αγωγούς ACSS (αυξημένου θερμικού ορίου) διατομής Grosbeak μήκους 27,8 km.
▪ Διπλό υπόγειο τμήμα, μήκους 10 km, από τον νέο Υ/Σ Ζεύξης έως το σημείο προσαιγιάλωσης στη ΝΑ Πελοπόννησο.
• Κατασκευή ενός νέου Υ/Σ Ζεύξης 150 kV στη ΝΑ Πελοπόννησο, Τερματικό Αντιστάθμισης Πελοποννήσου (Σκλαβούνα), στον οποίο θα καταλήγει η νέα εναέρια Γ.Μ. από τον Υ/Σ Μολάων και θα ξεκινούν τα καλωδιακά τμήματα προς τον Υ/Σ Χανίων. Ο Υ/Σ Ζεύξης είναι τεχνολογίας κλειστού τύπου (GIS) και περιλαμβάνει 7 νέες αυτεπαγωγές 150 kV / 40 MVAr (3 ανά κύκλωμα σύνδεσης προς την Κρήτη και μία εφεδρική), για την αντιστάθμιση της αέργου ισχύος η οποία παράγεται από τα καλωδιακά τμήματα της διασύνδεσης.
• Κατασκευή νέας διπλής υποβρύχιας γραμμής 150 kV από το σημείο προσαιγιάλωσης ΝΑ Πελοποννήσου στον κόλπο Νεάπολης έως το σημείο προσαιγιάλωσης Δυτικής Κρήτης στον κόλπο Κισσάμου - Νωπήγεια, μήκους 132 km.
• Κατασκευή νέας διπλής υπόγειας γραμμής 150 kV από το σημείο προσαιγιάλωσης Δυτικής Κρήτης έως τον Υ/Σ Χανίων Ι, μήκους 34 km.
• Κατασκευή δύο νέων πυλών Γ.Μ. 150 kV στον υφιστάμενο Υ/Σ Χανίων, για τη σύνδεση των δύο καλωδιακών κυκλωμάτων από τη ΝΑ Πελοπόννησο, καθώς και 7 νέων αυτεπαγωγών 150 kV / 40 MVAr (3 ανά καλωδιακό κύκλωμα από τη ΝΑ Πελοπόννησο και μία εφεδρική), για την αντιστάθμιση της αέργου ισχύος η οποία παράγεται από τα καλωδιακά τμήματα της διασύνδεσης.
Νέο Περιφερειακό Κέντρο Ελέγχου Ενέργειας Κρήτης (ΠΚΕΕΚ)
Για την αποτελεσματική παρακολούθηση και έλεγχο της λειτουργίας του συστήματος της Κρήτης κρίθηκε σκόπιμη η ανάπτυξη ενός Περιφερειακού Κέντρου Ελέγχου ενέργειας στο
νησί. Το έργο που υλοποιήθηκε αφορούσε τα ακόλουθα κύρια υποέργα:
1. Επέκταση του Συστήματος Ελέγχου Ενέργειας του ΑΔΜΗΕ με ένα Περιφερειακό Κέντρο Ελέγχου Ενέργειας (ΠΚΕΕΚ) για το Σύστημα της Κρήτης.
2. Μελέτη, προμήθεια, εγκατάσταση, θέση σε λειτουργία και συντήρηση νέων υποδομών του Περιφερειακού Κέντρου Ελέγχου Ενέργειας Κρήτης.
3. Ανάπτυξη Διεπαφής μεταξύ του Εγκατεστημένου Τηλεπικοινωνιακού Εξοπλισμού στο Σύστημα Μεταφοράς της Κρήτης με το νέο ΠΚΕΕ Κρήτης.
Το έργο υλοποιήθηκε ως επέκταση του υφιστάμενου Συστήματος Ελέγχου Ενέργειας (Energy Management System, EMS) του ΑΔΜΗΕ με όλες τις απαιτούμενες τεχνολογίες για τη δυνατότητα της αυτόνομης λειτουργίας και τη σύνδεση - ενσωμάτωση αυτού στο υφιστάμενο Σύστημα. Τα βασικά χαρακτηριστικά του έργου είναι:
• Το ΠΚΕΕΚ είναι αντίγραφο, ως προς την αρχιτεκτονική και τις εφαρμογές, των Περιφερειακών ΚΕΕ (Νότιο, Βόρειο, Θεσσαλονίκης) του υπάρχοντος EMS.
• Το Σύστημα Διαχείρισης της Αγοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας (MMS) επικοινωνεί με το ΠΚΕΕΚ μέσω του ΕΚΕΕ όπως και με τα άλλα ΠΚΕΕ του ΣΕΕ.
• Αξιοποιήθηκαν οι υφιστάμενες εφαρμογές με τις απαραίτητες προσαρμογές και επεκτάσεις όπως οι εφαρμογές Δικτύου (εκτιμητής Κατάστασης) και η ανεξάρτητη από το Διασυνδεδεμένο Σύστημα λειτουργία εφαρμογής Αυτόματου Ελέγχου Παραγωγής(AGC) για τον ανεξάρτητο έλεγχο του Συστήματος της Κρήτης.
Υλοποιήθηκαν επίσης τα ακόλουθα έργα αναβάθμισης των απαραίτητων υποδομών στο υφιστάμενο Κέντρο Ελέγχου Ενέργειας της Κρήτης:
• Κέντρο Επεξεργασίας Δεδομένων (ΚΕΔ) - Data Center
• UPS/Power Room για την αδιάλειπτη τροφοδοσία των κρίσιμων φορτίων
• Εγκατάσταση Νέου H/Z
• Εκσυγχρονισμός της υφιστάμενης αίθουσας ελέγχου
• Κατασκευή Προβολικού Συστήματος Οπίσθιας Προβολής (Wall Displays)
• Εξοπλισμός Πληροφοριακών Συστημάτων
Τέλος, για τη λειτουργία του νέου Περιφερειακού Κέντρου ήταν απαραίτητη η ανάπτυξη της διεπαφής μεταξύ του ΠΚΕΕΚ με τον εγκατεστημένο τηλεπικοινωνιακό εξοπλισμό στο Σύστημα Μεταφοράς της Κρήτης. Για το λόγο αυτό υλοποιήθηκε ειδικό έργο για την επικοινωνία του ΠΚΕΕΚ με τα Α/Π, τους Συμβατικούς Σταθμούς Παραγωγής Ηλεκτρικής Ενέργειας και τους Υ/Σ.
Φάση ΙΙ: Διασύνδεση ΣΡ 2 x 500 MW Κρήτη - Αττική
Η διασύνδεση Συνεχούς Ρεύματος για τη 2η Φάση της διασύνδεσης της Κρήτης πραγματοποιείται με τεχνολογία μετατροπέων πηγής τάσης (Voltage Source Converters, VSC). Οι περισσότερες υφιστάμενες διασυνδέσεις HVDC βασίζονται στην τεχνολογία μετατροπέων Line Commutated Converter (LCC) με χρήση θυρίστορ, όμως τα τελευταία χρόνια χρησιμοποιούνται ευρέως και οι μετατροπείς τύπου πηγής τάσης (Voltage Source Converter – VSC), οι οποίοι χρησιμοποιούν αυτομεταγόμενα ημιαγωγικά στοιχεία, κυρίως IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors). Παρά την ωριμότητά της τεχνολογίας LCC, επιλέχθηκε η τεχνολογία VSC καθώς διαθέτει αρκετά πλεονεκτήματα, όπως:
• Λειτουργία σε 4 τεταρτημόρια: Οι μετατροπείς LCC καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες αέργου ισχύος. Αντίθετα, οι μετατροπείς VSC μπορούν να απορροφούν ή να παράγουν άεργο ισχύ, ανάλογα με τις ανάγκες του συστήματος, καθώς μπορούν να ελέγχουν συνεχώς και ανεξάρτητα την ενεργό και την άεργο ισχύ τους.
• Αντιστροφή ισχύος: Οι μετατροπείς VSC επιτρέπουν την ταχεία μεταβολή της ροής ισχύος και την αντιστροφή της φοράς χωρίς διακοπή, ενώ στις διασυνδέσεις με LCC απαιτείται πρώτα να τεθεί η διασύνδεση εκτός λειτουργίας.
• Δυνατότητα σύνδεσης σε ασθενή AC δίκτυα (όπως αυτό της Κρήτης) σε αντίθεση με τους μετατροπείς LCC που απαιτούν αρκετά ισχυρό δίκτυο AC.
• Αρμονικές: Οι μετατροπείς VSC παράγουν χαμηλότερο επίπεδο αρμονικών σε σχέση με τους μετατροπείς LCC. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα και τα μεγέθη για AC φίλτρα να είναι σημαντικά μικρότερα.
Επιπλέον κατά την εποχή της διακήρυξης του έργου η τεχνολογία διασυνδέσεων Συνεχούς Ρεύματος με μετατροπείς πηγής τάσης μετρούσε διεθνώς αρκετές εγκαταστάσεις σε λειτουργία με διαφοροποίηση κατασκευαστών με αποτέλεσμα και αυτή η τεχνολογία να θεωρείται ώριμη και αξιόπιστη.
Για λόγους αξιοπιστίας, είναι αναγκαίο να είναι διακριτός ο θετικός και ο αρνητικός πόλος (δύο ανεξάρτητα υποσυστήματα), ώστε να καλύπτεται το κριτήριο Ν-1 σε ότι αφορά το ήμισυ της συνολικής ισχύος. Για το σκοπό αυτό ο σύνδεσμος σχεδιάστηκε να είναι διπολικός, με δύο καλώδια υψηλής τάσεως, ένα για το θετικό και ένα για τον αρνητικό πόλο με την ικανότητα εκάστου καλωδίου να είναι ίση με το ήμισυ της συνολικής ισχύος του συνδέσμου. Σε ότι αφορά τη διάταξη του συνδέσμου εφαρμόστηκε η λύση γείωσης και επιστροφής μέσω θαλάσσης, λύση που είναι ιδιαίτερα διαδεδομένη στην τεχνολογία ΣΡ σε εφαρμογές μεγάλου μήκους. Στο Σχήμα 2 φαίνεται η διάταξη του συνδέσμου με τη χρήση ηλεκτροδίων γειώσεως και επιστροφής μέσω θαλάσσης.
Τα βασικά χαρακτηριστικά της διασύνδεσης ΣΡ της Κρήτης με την Αττική είναι:
• Η τάση της λειτουργίας του συνδέσμου, θα είναι ± 500 kV DC.
• Η ικανότητα μεταφοράς του συνδέσμου καθορίστηκε στα 1000 MW (2 x 500 MW).
• Αναφορικά με το σημείο σύνδεσης στην Αττική, το μέγεθος του συνδέσμου ΣΡ καθιστά αναγκαία τη σύνδεση στο ΕΣΜΗΕ σε σημείο με ισχυρό υφιστάμενο δίκτυο. Σε αυτό το πλαίσιο, επιλέχθηκε χώρος όμορος στο ΚΥΤ Κουμουνδούρου κατάλληλος για την ανάπτυξη του Σταθμού Μετατροπής ΕΡ/ΣΡ. Από τον Σταθμό μετατροπής υπάρχει χερσαία πρόσβαση προς τη θάλασσα μήκους 32 χλμ. δια υφιστάμενων οδών (σημείο προσαιγιάλωσης στην Πάχη των Μεγάρων, με υπόγεια όδευση συνολικού μήκους 32 χιλιομέτρων).
• Αναφορικά με το σημείο σύνδεσης στην Κρήτη, για την πραγματοποίηση της διασύνδεσης με σύνδεσμο μεγάλης μεταφορικής ικανότητας είναι αναγκαία η σύνδεση σε σημείο κεντροβαρικό ως προς το φορτίο της Νήσου, το οποίο επιπλέον να γειτνιάζει με ισχυρό τοπικό δίκτυο, έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθούν κατά το δυνατό τα απαιτούμενα νέα έργα επί της Νήσου. Ως τέτοιο επιλέχθηκε η ευρύτερη περιοχή των Λινοπεραμάτων (θέση Δαμάστα), η οποία διαθέτει ένα ισχυρό Σύστημα ικανό να τροφοδοτήσει με ασφάλεια την ισχύ η οποία προέρχεται από το Ηπειρωτικό Σύστημα, χωρίς να απαιτούνται σε πρώτο χρόνο τουλάχιστον νέα έργα ενίσχυσης του Συστήματος της Κρήτης.
• Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι στο πλαίσιο των προδιαγραφών του έργου ελήφθησαν όλες οι προβλέψεις για την εξασφάλιση της διαλειτουργικότητας της διασύνδεσης Αττικής - Κρήτης με τη μελλοντική διασύνδεση προς την Κύπρο και στη συνέχεια προς το Ισραήλ.
Η διασύνδεση Συνεχούς Ρεύματος Αττικής – Κρήτης περιλαμβάνει και τα ακόλουθα έργα:
• Κατασκευή ενός νέου Σταθμού Μετατροπής ΕΡ/ΣΡ συνολικής ισχύος 1000 MW (2 x 500 MW), με συμμετρική διπολική λειτουργία, πλησίον του ΚΥΤ Κουμουνδούρου.
• Κατασκευή λιμνοθαλάσσιου Σταθμού Ηλεκτροδίων (pond electrode station) σε παραλία της βραχονησίδας της Σταχτορόης (σε απόσταση 19 km περίπου από την Πάχη Μεγάρων). Ο Σταθμός Ηλεκτροδίων θα συνδεθεί με το Σταθμό Μετατροπής Κουμουνδούρου με υπόγεια/υποβρύχια καλωδιακή γραμμή, συνολικού μήκους 51 km περίπου, όπως αναφέρεται ακολούθως.
• Κατασκευή ενός νέου Σταθμού Μετατροπής ΕΡ/ΣΡ συνολικής ισχύος 1000 MW (2 x 500 MW), με συμμετρική διπολική λειτουργία, πλησίον του χωριού Δαμάστα του Δήμου Μαλεβιζίου της Περιφερειακής Ενότητας Ηρακλείου Κρήτης. Το έργο περιλαμβάνει και την κατασκευή των απαιτούμενων εγκαταστάσεων της σύνδεσης (Μ/Σ κ.ά.) στο Σύστημα 150 kV της Κρήτης.
• Κατασκευή λιμνοθαλάσσιου Σταθμού Ηλεκτροδίων (pond electrode station) σε κολπίσκο της περιοχής Κορακιάς του Δήμου Μαλεβιζίου της Περιφερειακής Ενότητας Ηρακλείου Κρήτης. Ο Σταθμός θα έχει τα ίδια χαρακτηριστικά με τον αντίστοιχο της Σταχτορόης. Ο Σταθμός θα συνδεθεί με το Σταθμό Μετατροπής Δαμάστας μέσω του Τερματικού Σταθμού Μετάβασης της Κορακιάς, όπως αναφέρεται ακολούθως.
• Κατασκευή νέας γραμμής ΣΡ από τον Σταθμό Μετατροπής ΕΡ/ΣΡ πλησίον του ΚΥΤ Κουμουνδούρου έως τον Σταθμό Μετατροπής ΕΡ/ΣΡ επί της Κρήτης.
• Κατασκευή ενός νέου Υ/Σ Ζεύξης 150 kV, πλησίον του Σταθμού Μετατροπής ΕΡ/ΣΡ στη Δαμάστα, για τη σύνδεση του Σταθμού Μετατροπής με το σύστημα 150 kV της Κρήτης. Ο Υ/Σ Ζεύξης θα είναι τεχνολογίας κλειστού τύπου (GIS).
Η πρόκληση της ηλέκτρισης της διασύνδεσης ΕΡ
Η διασύνδεση Εναλλασσόμενου Ρεύματος της νήσου Κρήτης αποτελεί ένα έργο με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τα οποία το θέτουν στην πρωτοπορία σε παγκόσμιο επίπεδο λόγω του μεγάλου μήκους της καλωδιακής γραμμής. Τα τελευταία χρόνια άλλωστε, εκτός από τη διεθνή τάση για έργα Μεταφοράς Σ.Ρ., υπάρχει και μία ανάλογη τάση για υπόγειες και υποβρύχιες διασυνδέσεις Ε.Ρ. όλο και μεγαλύτερου μήκους. Είναι γενικά αποδεκτό ότι μετά από κάποιο μήκος η επιλογή του HVDC είναι συμφέρουσα, όμως το συγκεκριμένο όριο δεν είναι απόλυτο και τα τελευταία χρόνια η εμπειρία από διασυνδέσεις Σ.Ρ. που υλοποιήθηκαν δείχνει ότι σε ορισμένες τουλάχιστον περιπτώσεις τα σχετικά κόστη είχαν υποεκτιμηθεί [8].
Έως την ολοκλήρωση της διασύνδεσης Ε.Ρ. Πελοποννήσου – Κρήτης το μεγαλύτερο μήκος διασύνδεσης Ε.Ρ. παγκοσμίως ήταν της διασύνδεσης της πλατφόρμας πετρελαίου και α-ερίου Martin Linge στη Νορβηγία με μήκος 162 km και τάση λειτουργίας 145 kV [9]. Αντίστοιχες διασυνδέσεις είναι αυτή μεταξύ Μάλτας και Σικελίας στην Ιταλία που εγκαινιάστηκε το 2015, η οποία λειτουργεί υπό ονομαστική τάση 245 kV, με μήκος 118 km με όριομεταφερόμενης ισχύος σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας 225 ΜW και δυνατότητα μεταβατικής υπερφόρτισης 450 MW [10,11] καθώς επίσης η διασύνδεση μεταξύ των νησιών Μαγιόρκα και Ίμπιζα στην Ισπανία, τάσεως 145 kV και μήκους 123 km [12], η οποία τέθηκεσε λειτουργία το 2016 και φτάνει σε βάθη μέχρι και 800 μέτρων.
Η ηλεκτρική διασύνδεση της Κρήτης με την Πελοπόννησο αποτελείται από δύο καλω-διακά κυκλώματα συνολικού μήκους (υποβρύχιο και υπόγειο) 178 km περίπου. Όπως προαναφέρθηκε πρόκειται για τη μεγαλύτερη σε μήκος καλωδιακή διασύνδεση Εναλλασσόμενου Ρεύματος 150 kV σε όλο το κόσμο στα όρια της συγκεκριμένης τεχνολογίαςγια τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας. Για το λόγο αυτό, και προκειμένου το έργο να καταστεί λειτουργικό με δυνατότητες εκμετάλλευσης σε ασφαλείς συνθήκες, επιλέχθηκεη αντιστάθμιση των καλωδιακών κυκλωμάτων σε μεγάλο ποσοστό, της τάξης του 90%. Η ηλέκτριση αυτού του μεγέθους της καλωδιακής διασύνδεσης αποτελεί πραγματική πρόκληση και απαιτεί την προσεκτική μελέτη και σχεδίαση των βημάτων ώστε να πραγματο-ποιηθεί με τη μέγιστη δυνατή ασφάλεια.
Στο πλαίσιο αυτό προηγήθηκαν της ηλέκτρισης και δοκιμαστικής λειτουργίας του έργουεξειδικευμένες μελέτες [13,14] που περιλαμβάνουν την ανάλυση μεταβατικών υπερτάσεων (switching overvoltages) κατά την ηλέκτριση και την ανάλυση του φαινομένου έλλειψης σημείων μηδενισμού του ρεύματος (zero-missing phenomenon) που προκύπτει σε μεγάλα επίπεδα αντιστάθμισης όπως αυτό που προκρίθηκε για λειτουργικούς λόγους γιατην ηλεκτρική διασύνδεση Κρήτης - Πελοποννήσου. Το φαινόμενο αυτό αποτελεί έναιδιαίτερα επικίνδυνο φαινόμενο καθώς σε περίπτωση ανίχνευσης σφάλματος αμέσωςμετά την ηλέκτριση (ζεύξη του διακόπτη) δεν είναι δυνατό το σφάλμα να διακοπεί με ά-νοιγμα του διακόπτη με αποτέλεσμα την παρατεταμένη παραμονή του με δυσμενείς καιαπρόβλεπτες συνέπειες. Για την αντιμετώπιση του φαινομένου στην περίπτωση της διασύνδεσης της Κρήτης αποφασίστηκε η πραγματοποίηση συγχρονισμένης μεταγωγής τωνδιακοπτών ισχύος. Για το σκοπό αυτό εγκαταστάθηκαν διακόπτες μονοπολικής μεταγωγής που διαθέτουν λειτουργία συγχρονισμένης μεταγωγής (Point-on-Wave, PoW) στις α-ντίστοιχες πύλες σύνδεσης στους Υ/Σ εκατέρωθεν της καλωδιακής διασύνδεσης.
Τελικά, βάσει των αποτελεσμάτων των μελετών αυτών, το σχήμα ηλέκτρισης που επιλέ-χθηκε βασίστηκε στη σύνδεση (προ της ηλέκτρισης) κατάλληλου μεγέθους αντιστάθμισης εκατέρωθεν της διασύνδεσης και την επιθυμητή γωνία για το συγχρονισμένο κλείσιμοτων μονοπολικών διακοπτών [15].
Η πρώτη δοκιμαστική ηλέκτριση του ενός εκ των δύο κυκλωμάτων 150 kV (ανατολικού) της ηλεκτρικής διασύνδεσης Κρήτης – Πελοποννήσου πραγματοποιήθηκε στις 22 Δεκεμ-βρίου 2020, ενώ δύο ημέρες νωρίτερα είχε προηγηθεί η ηλέκτριση και ένταξη στο Ηλε-κτρικό Σύστημα Μεταφοράς της χώρας του νέου Υ/Σ Τερματικός ΝΑΠ (Σκλαβούνα) στηνΠελοπόννησο από τον οποίο αναχωρούν τα δύο καλώδια προς Κρήτη. Ακολούθως στις 18Μαΐου 2021 ολοκληρώθηκε με επιτυχία η ηλέκτριση και δοκιμαστική λειτουργία και του2ου κυκλώματος 150 kV (δυτικού) της διασύνδεσης.
Ο συγχρονισμός του Συστήματος Κρήτης με το ηπειρωτικό Σύστημα πραγματοποιήθηκε το Σάββατο 03 Ιουλίου 2021 και ώρα 00:09 σε συνέχεια βλάβης που εκδηλώθηκε στο σταθμό παραγωγής της ΔΕΗ Α.Ε. στα Χανιά Κρήτης. Ακολούθησε η σταδιακή φόρτιση του έως το επίπεδο των 70 MW. Έκτοτε διακινείται ισχύς από το ΕΣΜΗΕ προς το ηλεκτρικό σύστημα της Κρήτης.
Εμπειρίες από τη λειτουργία της διασύνδεσης ΕΡ Κρήτης
Με το Νόμο 4821/2022 (ΦΕΚ Α 134/31.07.2021) καθορίστηκε η 1η Οκτωβρίου 2021 ως δήλη ημέρα συντέλεσης της διασύνδεσης της Α’ φάσης και συνακόλουθης ένταξης του ηλεκτρικού συστήματος της Κρήτης στο ΕΣΜΗΕ και το Ελληνικό Δίκτυο Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΕΔΔΗΕ) ως Μικρό Συνδεδεμένο Σύστημα (ΜΣΣ). Ο χαρακτηρισμός του Συστήματος της Κρήτης ως ΜΣΣ υπαγορεύθηκε κατά βάση από τα τεχνικά χαρακτηριστικά της διασύνδεσης ΕΡ με την Πελοπόννησο, δεδομένου ότι μόνο περί το 30% του φορτίου της Κρήτης μπορεί να καλύπτεται από το Διασυνδεδεμένο Σύστημα μέσω της εν λόγω διασύνδεσης. Ακολούθησαν οι Αποφάσεις της Ρυθμιστικής Αρχής Ενέργειας 775/2021 και 807/2021 [16,17] που εξειδίκευσαν το Κανονιστικό Πλαίσιο (Κανονισμός Αγοράς Εξισορρόπησης, Αγοράς Επόμενης Ημέρας και Ενδοημερήσιας Αγοράς, Κώδικας Διαχείρισης Μη Διασυνδεδεμένων Νησιών, Κώδικα Διαχείρισης ΑΠΕ & Εγγυήσεων Προέλευσης, Κώδικας Διαχείρισης του Συστήματος) για τη λειτουργία της αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας της Κρήτης μεταξύ της Α΄ και Β΄ φάσης διασύνδεσης του νησιού.
Στο διάστημα μετά την ολοκλήρωση και θέση σε λειτουργία της διασύνδεσης ΕΡ Κρήτης - Πελοποννήσου και έως την ένταξη της διασύνδεσης Συνεχούς Ρεύματος Αττικής – Κρήτης, το ΣΗΕ Κρήτης λειτουργεί σε συγχρονισμό με το ΕΣΜΗΕ και η ροή ενεργού ισχύος στη διασύνδεση ελέγχεται μέσω του Περιφερειακού Κέντρου Ελέγχου Ενέργειας Κρήτης. Σε καθημερινή βάση καταρτίζεται Πρόγραμμα Κατανομής ΜΣΣ Κρήτης (ΠΚΚ), ακολουθείται δηλαδή διαδικασία κεντρικού προγραμματισμού και κατανομής (Central Dispatch). Η διαδικασία αποσκοπεί στην κάλυψη της προβλεπόμενης ζήτησης από τις μονάδες παραγωγής στην Κρήτη και από την ενέργεια που ανταλλάσσεται μεταξύ της ηπειρωτικής χώρας και του συστήματος μεταφοράς της Κρήτης, καθώς και στην διασφάλιση των απαιτούμενων εφεδρειών. Κατά συνέπεια, τα αποτελέσματα του ΠΚΚ περιλαμβάνουν:
α) ενδεικτικό πρόγραμμα λειτουργίας των Μονάδων της Κρήτης,
β) ενδεικτικό πρόγραμμα της ενέργειας που ανταλλάσσεται μεταξύ της ηπειρωτικής χώρας και του συστήματος μεταφοράς της Κρήτης,
γ) τις εφεδρείες ενεργού ισχύος που απονέμονται στις θερμικές μονάδες της Κρήτης για την κάλυψη των προβλεπόμενων αποκλίσεων παραγωγής/ζήτησης, για την επόμενη Ημέρα Κατανομής.
Το ΠΚΚ επιλύεται ως ένα πρόβλημα βελτιστοποίησης, με στόχο την ελαχιστοποίηση του συνολικού κόστους παροχής ενέργειας, λαμβάνοντας υπόψη τη διαθεσιμότητα και την οικονομικότητα των διαθέσιμων εναλλακτικών πόρων κάλυψης του συνόλου του φορτίου της Κρήτης (στη βάση προβλέψεων και τυχόν διαθέσιμων ιστορικών στοιχείων), το μεταβλητό κόστος και τους περιορισμούς των μονάδων παραγωγής της Κρήτης, τους περιορισμούς του συστήματος μεταφοράς της Κρήτης και τους περιορισμούς λειτουργίας της ηλεκτρικής διασύνδεσης.
Η αρχή λειτουργίας του συστήματος Κρήτης σε συγχρονισμό με το ΕΣΜΗΕ μέσω της διασύνδεσης ΕΡ Κρήτης – Πελοποννήσου βασίζεται στη διατήρηση περίπου σταθερής της ροής ισχύος στην διασύνδεση AC στο επιθυμητό επίπεδο αναφοράς (όπως προκύπτει από το Πρόγραμμα Κατανομής). Ενδεικτικά στοιχεία φόρτισης της διασύνδεσης κατά τους πρώτους μήνες λειτουργίας της Διασύνδεσης με Πελοπόννησο φαίνονται στο Σχήμα 7.
Σε συνθήκες εκδήλωσης διαταραχών στο ηλεκτρικό σύστημα της Κρήτης που επηρεάζουν το ισοζύγιο παραγωγής – κατανάλωσης στο νησί, όπως η αιφνίδια παύση λειτουργίας μονάδας παραγωγής, η διασύνδεση αναλαμβάνει «στιγμιαία» το έλλειμα ζήτησης διατηρώντας σταθερή τη συχνότητα και χωρίς να είναι πλέον απαραίτητη η διακοπή τροφοδότησης μέρους των καταναλωτών όπως στην περίπτωση της αυτόνομης λειτουργίας.
Στο Σχήμα 8 φαίνεται η συμπεριφορά του συστήματος μετά την εκδήλωση ισχυρής σεισμικής δόνησης (12ης Οκτωβρίου 2021) με επίκεντρο το Αρκαλοχώρι. Η σεισμική δόνηση οδήγησε σε απώλεια παραγωγής 100 MW στην Κρήτη που καλύφθηκαν με άμεση ανάληψη της απωλεσθείσας ισχύος από τη διασύνδεση χωρίς περαιτέρω συνέπειες για το σύστημα και τους καταναλωτές της Κρήτης.
Ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο έχει διαδραματίσει η διασύνδεση κατά τις θερινές περιόδους που ακολούθησαν μετά την ένταξη της τον Ιούλιο του 2021, καθώς έχει συμβάλει καθοριστικά στην επάρκεια ισχύος του ηλεκτρικού συστήματος Κρήτης για την αδιάλειπτη τροφοδότηση των φορτίων χωρίς περικοπές κατά τις ώρες αιχμής. Για το σκοπό αυτό έχουν αξιοποιηθεί τα περιθώρια εφεδρείας – ασφαλείας που διαθέτει η διασύνδεση για συνθήκες ανάγκης όπως για παράδειγμα τον Ιούλιο του 2023 οπότε και τέθηκαν εκτός 3 μονάδες παραγωγής του ΑΗΣ Χανίων σε συνθήκες καύσωνα με τη διασύνδεση να αναλαμβάνει φορτίο έως 233 MW.
Η επόμενη μέρα λειτουργίας του ΣΗΕ Κρήτης μετά την ολοκλήρωση της διασύνδεσης ΣΡ
Με την υλοποίηση και της διασύνδεσης ΣΡ, το ΣΗΕ Κρήτης θα συνεχίσει να λειτουργεί σε συγχρονισμό με το ΕΣΜΗΕ μέσω της διασύνδεσης AC. Η διασύνδεση DC θα λειτουργεί με έλεγχο τάσης DC στο άκρο του συνδέσμου στην Αττική και έλεγχο ενεργού ισχύος στο άκρο της Κρήτης ενώ και στις δύο πλευρές εκατέρωθεν του συνδέσμου θα πραγματοποιείται έλεγχος τάσεως στην πλευρά ΕΡ των σταθμών μετατροπής. Σε αυτή την περίπτωση, η εφαρμογή αυτόματου ελέγχου παραγωγής του Συστήματος Ελέγχου Ενέργειας θα αποστέλλει πλέον σημεία αναφοράς του επιθυμητού επιπέδου ενεργού ισχύος στο σύστημα ελέγχου της διασύνδεσης ΣΡ (HVDC control system) με σκοπό τη διατήρηση σταθερής ροή ισχύος στην διασύνδεση ΕΡ στο επιθυμητό επίπεδο. Ο παραπάνω τρόπος λειτουργίας αποτυπώνεται ενδεικτικά στο Σχήμα 10.
Σε συνθήκες κανονικής λειτουργίας των διασυνδέσεων (χωρίς βλάβες ή συντηρήσεις) δεν θα είναι πλέον απαραίτητη η λειτουργία συμβατικών μονάδων παραγωγής τοπικά στην Κρήτη. Μονάδες παραγωγής θα διατηρηθούν στο νησί σε καθεστώς ψυχρής εφεδρείας με σκοπό την εξασφάλιση της τροφοδοσίας των φορτίων σε καταστάσεις βλαβών στα κυκλώματα διασυνδέσεων του νησιού.
Τέλος, ιδιαίτερα σημαντικές τεχνικές προκλήσεις στον έλεγχο και λειτουργία των διασυνδέσεων της Κρήτης αναμένονται με την εξέλιξη του έργου διασύνδεσης Ελλάδας – Κύ-
πρου – Ισραήλ το οποίο σε συνδυασμό με τη διασύνδεση Αττικής – Κρήτης προβλέπεται να λειτουργήσει ως πολυτερματικός σύνδεσμος Συνεχούς Ρεύματος (multi-terminal) τεσσάρων άκρων (Αττική, Κρήτη, Κύπρος, Ισραήλ).
Αναφορές
[1] Ομάδα Εργασίας ΑΔΜΗΕ-ΔΕΔΔΗΕ, «Μελέτες Σχεδιασμού Διασύνδεσης Κρήτης, Φάση Ι, Α’ Τεύχος: Ανάλυση Στατικής Ασφάλειας», Αθήνα, Οκτώβριος 2017
[2] Ομάδα Εργασίας ΑΔΜΗΕ-ΔΕΔΔΗΕ, «Μελέτες Σχεδιασμού Διασύνδεσης Κρήτης, Φάση Ι, Β’ Τεύχος: Ανάλυση ευστάθειας μικρών διαταραχών - Ανάλυση δυναμικής ασφάλειας», Αθήνα, Ιανουάριος 2018
[3] “Μελέτες Διερεύνησης της Α΄ Φάσης Διασύνδεσης της Κρήτης μέσω Ε.Ρ. – Ανάλυση Δυναμικής Ασφάλειας”, Β. Νομικός, Μ. Καρυστιανός, Γ. Τσουράκης, Ι. Μάντζαρης, Γ. Καμπούρης, Ν. Σακελλαρίδης, Σύνοδος Ελληνικής Επιτροπής CIGRE, Αθήνα 2017, 13-14 Δεκεμβρίου 2017.
[4] “Μελέτες Διερεύνησης της Α’ Φάσης Διασύνδεσης της Κρήτης μέσω Ε.Ρ. - Επάρκεια Παραγωγής και Προσομοίωση και Προσομοίωση Λειτουργίας”, E. Κονταξή, Ε. Βουμβουλάκης, Ι. Καμπούρης, Κ. Τσιρέκης, Α. Γιγαντίδου, Σύνοδος Ελληνικής Επιτροπής CIGRE, Αθήνα 2017, 13-14 Δεκεμβρίου 2017.
[5] “Μελέτες Διερεύνησης της Α΄ Φάσης Διασύνδεσης της Κρήτης μέσω Ε.Ρ. – Διαστασιολόγηση Διασύνδεσης και Ανάλυση Στατικής Ασφάλειας”, Μ. Καρυστιανός, Χ. Γεωργίου, Ν. Σακελλαρίδης, Ι. Μάντζαρης, Β. Νομικός, Γ. Καμπούρης, Γ. Τσουράκης, Ε. Βουμβουλάκης, Α. Γιγαντίδου, Σύνοδος Ελληνικής Επιτροπής CIGRE, Αθήνα 2017, 13-14 Δεκεμβρίου 2017.
[6] “Power System Static and Dynamic Security Studies for the 1st phase of Crete Island Interconnection”, J. Kabouris, M. Karystianos, B. Nomikos, G. Tsourakis, J. Mantzaris, N. Sakellaridis, E. Voumvoulakis, CIGRE SEERC, 2018, Kiyv, 12-13 June 2018
[7] ΑΔΜΗΕ, «Δεκαετές Πρόγραμμα Ανάπτυξης Συστήματος Μεταφοράς 2929-2029», Αθήνα, Απρίλιος 2020.
[8] T. K. Vrana, O. Mo, «Optimal Operation Voltage for Maximal Power Transfer Capability on Very Long HVAC Cables», 13th Deep Sea Offshore Wind R&D Conference, EERA DeepWind’2016, Trondheim, January 2016.
[9] Skaanoey, T., Kerin, U., Van Luijk, N., & Thibaut, E. (2017, May 1). AC Subsea Power Transmission Architectures, Design And Challenges, The Martin Linge Case. Offshore
Technology Conference. doi:10.4043/27649-MS.
[10] L. Colla, M. Gabrielli, A. Iliceto, M. Rebolini, S. Lauria, P. Grima, J. Vassalo, B. Zecca, A. Venturina, «HVAC submarine cable links between Italy and Malta. Feasibility of the project and system electrical design studies», in Proc. CIGRE Session 2010, paper B1-104, Paris August 2010.
[11] G.M. Giannuzzi, F. Palone, M. Rebolini, J. Vassallo, R. Zaottini, «The Malta-Sicily EHV-AC interconnector».
[12] L. Colla, L.V. Lombardo, N. Kuljaka, E. Zaccone, «Submarine projects in the Mediterranean Sea. Technology developments and future challenges», First South East European Regional CIGRE Conference, Portoroz 2016.
[13] ΕΠΙΣΕΥ/ΕΜΠ-PROTASIS, «Διασύνδεση Κρήτης-Πελοποννήσου 150 kV ΕΡ: Μελέτη Μεταβατικών Φαινομένων - Έλλειψη Σημείων Μηδενισμού Ρεύματος», Οκτώβριος 2017.
[14] TERNA-Siemens, «Cable energization study - Peloponnese and Chania Extension», Technical Report, March 2020.
[15] Μ. Καρυστιανός, Μ. Τσίλη, Γ. Τσουράκης, Ι. Μάντζαρης, «Ηλέκτριση της μεγαλύτερης σε μήκος καλωδιακής διασύνδεσης εναλλασσόμενου ρεύματος 150 kV παγκοσμίως (Κρήτη - Πελοπόννησος)», 31η Σύνοδος Ελληνικής Επιτροπής CIGRE, “ΑΘΗΝΑ 2022”, 24 & 25 Νοεμβρίου 2022.
[16] Απόφαση ΡΑΕ υπ’ αριθμ. 775/2021, Οκτώβριος 2021
[17] Απόφαση ΡΑΕ υπ’ αριθμ. 807/2021, Οκτώβριος 2021
(πηγή: “Πυλώνες”, τ. αρ. 5 - Ηλεκτρονικό Περιοδικό Ελληνικής Επιτροπής CIGRE)