بخشی از مقاله
چکیده
: توان راکتیو و تأمین آن بهعنوان یکی از سرویسهای جانبی در محیطهای تجدید ساختار یافته بر عهده بهرهبردار مستقل شبکه است و از آنجا که مسئله استراتژی بهینه قیمتدهی در بازار برق از اهمیت خاصی برخوردار است، قیمت گذاری توان راکتیو هدف این مقاله در نظر گرفته شده است. به این منظور ابتدا با مروری بر تجدید ساختار، تولید توان راکتیو، هزینههای مرتبط و انواع امتیازات انتقال مورد بررسی گرفته است. سپس الگوریتم پیشنهادی برای قیمتگذاری توان راکتیو برحسب حقوق مالی انتقال خطوط انتقال بهعنوان روش منتخب قیمتگذاری توان راکتیو در حضور مدل بازار ترکیبی (اشتراکی و دوجانبه) برق و با در نظر گرفتن هزینه سلب فرصت نیروگاهها به صورت توأمان برگزیده شده است. در این مقاله، قیمتگذاری بر اساس هزینههای حدی با استفاده از پخش بار بهینه توسط روش برنامهریزی متوالی توسط نرمافزار MATLAB بر روی سیستم تست 57 شینه IEEE انجام شده است. مقایسه نتایج حاصل از روش مد نظر با در نظر گرفتن خازن و SVC بهعنوان منابع تولید توان راکتیو، بیانگر افزایش
درآمد ناشی از سرمایهگذاری توان راکتیو در مقایسه با روش کنونی قیمتگذاری توان راکتیو در شبکه برق ایران است.
کلید واژه- امتیاز مالی انتقال، ترانزیت برق، دسترسی باز، قیمتگذاری توان راکتیو
مقدمه
صنعت برق در سالیان اخیر از تأثیرگذارترین عوامل بر رشد، توسعه و رفاه اجتماعی شـناخته اسـت و هـم اکنـون بـه صـنعتی رقابتی و توزیعشده در حال تبدیل اسـت کـه در آن قـدرت هـای بازار، تعیینکننده قیمت بوده و هزینه خـالص از طریـق افـزایش رقابت، کاهش مییابد.
بازارهای برق با توجه به عوامل رقابت، نوع تبـادل و زمـان، و بــازار تــوان نیــز بــر اســاس نــوع معاملــه بــه بازارهــای انــرژی، سرویسهای جانبی و بازار انتقال تقسیم میشوند. سـرویس هـای جانبی بهعنوان اطمینان از صحت عملکرد شبکه، مورد نیاز بـوده
æ شامل مواد ذیل میباشند:
• کنترل بهرهبرداری
• کنترل ولتاژ و توان راکتیو
• کنترل و تنظیم فرکانس
• راهاندازی شبکه
• عدم توازن انرژی
• رزور پشتیبان (چرخان و غیرچرخان)
به سبب وجود رابطه تنگاتنگ بین دامنه ولتاژ و توان راکتیو در سیستم قدرت، توان راکتیو نقش مـؤثری بـر امنیـت سیسـتم قدرت دارد زیرا توان راکتیو راهکاری بـرای حفـظ پروفیـل ولتـاژ مطلوب است. بهطور کلی پشتیبانی توان راکتیو باید نیازهای ذیل را در سیستم برآورده سازد:
• پاسخگویی پیوسته به نیاز سیستم و مشتریان برای توان راکتیو
• حفظ ولتاژ سیستم در محدوده قابلقبول
• فراهمسازی رزرو برای پاسخ به تغییرات ایجاد شده در نیاز به توان راکتیو که در اثر شرایط اضطراری پیش میآید و حفظ امنیت و معیارهای کیفیت سیستم تحت این شرایط
• بهینهسازی تلفات سیستم
زذتل خغ1سکطغکطکسغپه
تحه شAلع ,لاهلاکغهعطکل y,هق ذصستص
در این مقاله نقش توان راکتیو در تأمین حفظ ولتـاژ شـبکه در حدود معین در حالات ماندگار و گـذرا مـورد نظـر مـیباشـد. منابع و تجهیزات توان راکتیو که بهصورت استاتیکی و دینـامیکی پشتیبانی توان راکتیو را انجام میدهنـد، جهـت پاسـخ گـویی بـه تقاضای توان راکتیو مصرفکنندگان، پوششدادن تلفـات راکتیـو در سیستمهای انتقال و توزیع و پشتیبانی و کنترل مناسب ولتـاژ مورد نیاز هستند. وجود این منابع بـرای جلـوگیری از ناپایـداری سیستم و فروپاشی ولتاژ در شرایط اضطراری ضروری است.
بخش اول مقاله مباحث مرتبط با قیمتگذاری توان راکتیو و تحقیقات انجامشده در این راستا، بخش دوم مدل ریاضـی همـراه با اعمال قیود مد نظر و بخش سوم مطالعـه روش بـر روی شـبکه تست 57 شینه و نتایج حاصل از آن را بیان میکند.
قیمتگذاری توان راکتیو
روشهای تأمین هزینههای انتقال عبارتند از:
• روش مسیر قرارداد
• روش تمبر پستی
• روش مگاوات- مایل
• روش قیمتگذاری بر اساس جهت جریان
امتیازات انتقال که در بازارهای انتقال، در سه نوع بازار حراج ســالیانه، حــراج ماهیانــه و از طریــق بــازار ثانویــه عرضــه و قابــل استحصال میباشند به دو دسته کلی تقسیمبندی میشوند:
• امتیازات فیزیکی انتقال: برای هر جزء شبکه ظرفیت تعیین شده و بهصورت توأمان به مصرفکننده و تولیدکننده حقوق اختصاص مییابد. در برخی بازارها این امتیازات قابل واگذاری است.
• امتیازات مالی انتقال: ابزاری مالی است که متقاضیان خدمات انتقال را مشروط بر آنکه میزان انرژی دریافتی آنها از میزان ظرفیت از قبل توافقشده با آنها فراتر
نرود، در برابر افزایش هزینه ناشی از تراکم در شبکه انتقال حفظ میکند.
از آنجا که پشتیبانی توان راکتیو مسـئله مهمـی اسـت کـه امنیت سیستم قدرت را تحت تأثیر قرار مـیدهـد، لازماسـت کـه رویههایی برای تضمین پشتیبانی مناسب توان راکتیو در سیستم قدرت موجود باشد. برای نیل به این منظـور بایـد قیمـت گـذاری عادلانه توان راکتیو انجام شود، که پیش نیاز این امر بررسی دقیق هزینههای مرتبط بر توان راکتیو میباشد.
امروزه ایجاد روشهای دقیق و ممکن برای قیمتگذاری توان راکتیو در بازار برق دارای اهمیت ویژهای میباشـد. بـا مـدلهـای
پخش بار سنتی نمیتوان قیمت توان راکتیو را بدست آورد، زیـرا در این مدلهـا هزینـههـای تولیـد تـوان راکتیـو در نظـر گرفتـه نمـی شـود. در بازارهـای بـرق تجدیـد سـاختار یافتـه، فراینـد قیمتگذاری مناسب تـوان راکتیـو مسـئلهای پیچیـده بـوده و از این رو ایجاد ساختار قیمت گذاری مناسـب بـرای تـوان راکتیـو از جنبه های بهره برداری سیستم و جنبـه مـالی از اهمیـت ویـژه ای برخوردار است. در این راستا تجزیه و تحلیل هزینـههـایی کـه بـا توان راکتیو مرتبطاند، فعالیتی اجتناب ناپـذیر اسـت و بـر مبنـای این تحلیلها باید تعیین قیمت صورت پذیرد.
مشخصههای اساسی قیمت توان راکتیو عبارتند از:
• دارا بودن سود عادلانه فراهمکنندگان توان راکتیو با پوشش هزینهها و کسب سود مناسب
• ایجاد انگیزه برای مصرفکنندگان توان راکتیو و تشویق به استفاده صحیح و بهینه از توان راکتیو
• قیمتگذاری توان راکتیو، بر اساس روشهای ذیل صورت میپذیرد:
• تعیین نرخ زمان-واقعی سرویس توان راکتیو با توجه به پروفیل و پایداری بهینه ولتاژ در صنعت برق با دسترسی باز
• قیمتگذاری توان راکتیو با استفاده از هزینه فرصتهای از دست رفته
• در نظر گرفتن حقوق مالی انتقال1 خطوط انتقال قیمتگذاری توان راکتیو بر حسب FTR خطوط انتقال علاوه
بر دارا بودن مزایای روش های دیگر، محـدودیت انتقـال تـوان در
1 Financial Transmission Rights (FTR) ×
زذتل خغ1سکطغکطکسغپه
زحه شAلع ,لاهلاکغهعطکل y,هق ذصستص
خطوط انتقال را نیز لحاظ مینماید. انگیزه برای تولیدکنندگان جهت مشارکت در تولید توان راکتیو با
در مرجع [1] مدل پخش باری دقیـق بـا اسـتفاده از مفهـوم استفاده از روش پخش بار بهینه توان راکتیو3 بکـار گرفتـه شـده
ضریب توان و موقعیت فیزیکی ارائه گردیده و بـه طـور خـاص در است .[6]
مواردی که محدودیت توان راکتیو وجود داشته باشـد، بـر مبنـای مرجع [7] برای محاسبه توان راکتیو از تابعی درجـه دوم یـا
FTR و بــر اســاس LMP بکــار مــیرود. در مرجــع [2] جهــت خطی برای مدل سازی هزینه توان راکتیو هـر ژنراتـور در مسـئله
قیمت گذاری توان اکتیو و راکتیو از دو زیـر مسـئله بهینـهسـازی حدأقل سازی توان راکتیو تولیدی بهره بـرده اسـت؛ بـدون آنکـه
استفاده شده است. تابع هدف در آن، قیمتگـذاری تـوان راکتیـو تعریف منحنی های هزینه توان راکتیو به وضوح بیان شـده باشـد.
همراه با حدأقل کردن توان تولید اکتیو می باشـد کـه در حـالات Baughman و همکاران بر اساس تئوری هزینه نهایی معرفی شده
عنوانشده، تابع هدف صرفاً بر اساس هزینه تـوان اکتیـو تشـکیل در مرجع 8] و [9 روابطی را برای یک مسـئله پخـش بـار بهینـه
گردیده و هزینه های مربوط به تـوان راکتیـو در آن لحـاظ نشـده اصــلاحشــده کــه بــا اســتفاده از معــادلات تــوازن تــوان اکتیــو،
است. مرجع [3] با در نظر گرفتن قیود ایمنـی شـبکه قـدرت بـه قیمت گذاری توان راکتیو را بهصورت همزمان محاسـبه مـیکنـد،
انجام پخش بار بهینه با استفاده از معادلات حالت مـیپـردازد. در ارائه داده اند. در مرجع [10] بـا توجـه اهمیـت تـوان راکتیـو، در
این مرجع، ایده استفاده از منحنی های هزینـه تولیـد مگـاوار1 در پروفیل و پایداری ولتاژ، قیمتگذاری زمان- واقعی سرویس تـوان
قیمت گذاری توان راکتیو بیان گردیده است. راهکاری مبتنـی بـر راکتیو با هدف دستیابی به بهترین پروفیـل و پایـداری ولتـاژ در
برنامه ریزی مجـدد، جهـت حـداقل پرداخـت توسـط بهـره بـردار کمترین هزینه ممکن به طور تـوأم، در شـبکه قـدرت بـا امکـان
مستقل شبکه2 ناشی از قیود خارجی سیستم، با رویکـرد جبـران دسترسی باز، مورد بررسی قـرار گرفتـه اسـت. در ایـن خصـوص
مالی پشتیبانی توان راکتیو و هزینه سلب فرصت ژنراتورهـا ارائـه مسئله پخشبار بهینه توسعهیافته چندهدفی ارائه شده است کـه
شده است .[4] از آن جاکه افزایش دیماند و کمبـود تـوان راکتیـو با استفاده از ایده روش 4LGM به حل آن مبادرت ورزیـده شـده
باعث ناپایداری ولتاژ، افزایش تلفات و در نتیجه پرداخـت بیشـتر است. از مفهوم هزینههای حدی در قیمتگـذاری زمـان- واقعـی
ISO به واحدهای تولیدی میشود، الگوریتم بهینهسـازی گروهـی سرویس توان راکتیو استفاده شده و اثر پروفیل و پایداری مطلوب
(GSO)، بر مبنای قیمت گذاری توان راکتیو، باعث حـداقل شـدن ولتاژ بر قیمت زمان- واقعـی نشـان داده شـده اسـت. در مراجـع
هزینه کل و تلفات سیستم شده اسـت .[5] روش قیمـت گـذاری [11-13] راهکار پیشنهادی برای تنظیم منـابع تـوان راکتیـو در
توان راکتیو مبتنی بر تئوری هزینه هـای حـدی بـا هـدف ایجـاد حضور بازار دوجانبه توان، با هـدف حـدأقل کـردن تلفـات تـوان
