مقاله برنامه ریزی مشارکت واحدهای انرژی الکتریکی با در نظر گرفتن قیود زیست محیطی

word قابل ویرایش
15 صفحه
8700 تومان

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

برنامه ریزی مشارکت واحدهای انرژی الکتریکی با در نظر گرفتن قیود زیست محیطی
واژه های کلیدی : برنامه ریزی مشارکت واحدها، پخش بار اقتصادی ، روش های بهینه سازی ، قیود زیست محیطی
چکیده
طی سال های اخیـر، افـزایش آلـودگی نیروگـاه هـای حرارتـی همزمان با افزایش آلاینده ها از منابع دیگر در جو کـره زمـین ، نگرانی های بسیاری در مدیریت تولید انرژی الکتریکـی ایجـاد نموده است . نیروگاه های حرارتی انواع مختلفی از آلاینده ها را به هوا منتشر می کنند. بنابراین وضع قوانین و انجـام فعالیـت – های اساسی جهت کاهش این آلودگی ضروری بـه نظـر مـی – رسد. یکی از راه حل های مناسب در ایـن مـورد، برنامـه ریـزی مشارکت واحدهای حرارتی با درنظـر گـرفتن قیـود زیسـت – محیطی (ECUC) مـی باشـد. در ECUC، تـابع هـدف کـه بـه صورت مجموع هزینه سوخت ، راه اندازی و آلـودگی مـی – باشد، با رعایت قیود مشخصـی از جملـه قیـد حـداقل زمـان روشن و خاموش بودن ، قید ذخیـره چرخـان و قیـد آلـودگی بایستی حداقل گردد. هدف این مطالعـه بکـارگیری الگـوریتم ارائه شده در برنامه ریزی مشارکت واحـدهای حرارتـی بـرای حل ECUC می باشد.این روش ها به صورت موفقیت آمیزی بر روی یک سیستم ٢۶ واحدی که در مقالات دیگـر بکـار رفتـه برای یک بازه ٢۴ ساعته اعمال شده است . نتایج نشـان دهنـده بهبود ٠.٠٣ و ٠.۵ درصدی در هزینه کل و آلودگی اضافی در مقایسه با نتایج مشابه در مقاله دیگـر مـی باشـد. در مطالعـات بعدی ، می توان با اضافه نمودن قیود جدید مانند قید نرخ توان و واحدهای جدیدی ماننـد واحـدهای آبـی و پمـپ ذخیـره ، مسأله ECUC را بررسی نمود.

١- مقدمه
استراتژی های گوناگونی برای حداقل کردن هزینه واحد- های تولید انرژی الکتریکی پیشنهاد شده است که برنامه ریزی مشارکت واحدها (UC) و پخش اقتصادی بار (ED) جزو بهترین راه ها برای تأمین برق با کیفیت ، برای مشتری در یک حالت اقتصادی و امن می باشد [١]. مسأله UC در سیستم های قدرت ، شامل تعیین برنامه – ریزی برای خاموش و روشن شدن واحدهای تولید انرژی الکتریکی در جهت تأمین تقاضای مورد نیاز می باشد [٢] و [٣]. این برنامه ریزی تحت قیود مختلفی قرار دارد. مسأله ED
شامل تخصیص تقاضا بین واحدهای مشارکت کننده و از پیش تعیین شده ، با شرط حداقل نمودن هزینه سوخت و تأمین ذخیره چرخان در یک ساعت مشخص می باشد. قیود این مطالعه دو نوع است . قیود سیستم (ذخیره چرخان و تأمین تقاضا) و قیود کارکرد واحدهای تولید انرژی الکتریکی (حداقل زمان روشن و خاموش بودن ) [۴]. واحدهای حرارتی همواره یکی از بزرگترین منابع انتشار گازهای آلوده کننده هوا می باشد. در واقع تبدیل انرژی از حالت شیمیایی سوخت فسیلی به الکتریسیته دارای بازده پایین و همراه با تلفات خواهد بود. این تلفات می تواند به شکل آلودگی و شامل خاکستر، نیتروژن ، اکسیدهای گوگرد، جیوه و گازهای گلخانه – ای باشد [۵]. از جمله مهمترین این گازهای آلوده کننده می – توان به SO2، CO2 و NOx اشاره نمود [۶]، [٧] و [٨]. از این رو برنامه ریزان انرژی دولت ها اقدام به ارائه راه کارها و وضع قوانینی جهت کاهش آلودگی واحدهای حرارتی نموده اند که اکثرا به صورت معرفی هزینه یا جریمه آلودگی ، خود را نشان داده است [٨].
با در نظر گرفتن قید آلودگی ، UC معمولی به UC با درنظر گرفتن قیود زیست محیطی ١ (ECUC) و به صورت مشابه ED به (ECED) تغییر می کند. در ECUC، هدف ، حداقل کردن همزمان هزینه سوخت و آلودگی با رعایت برخی قیود می باشد. در واقع واحدهایی که دارای کمترین هزینه سوخت و آلودگی به صورت همزمان می باشند برای مشارکت در یک ساعت مشخص انتخاب می شوند. پس از تعیین واحدهای مشارکت کننده ، توانی که باید در آن ساعت تأمین شود، بوسیله ECED بین واحدهای مشارکت کننده که از قبل معین شده اند تقسیم می گردد.
از مهمترین مطالعات در زمینه ECUC می توان به موارد زیر اشاره نمود:
مطالعات [۶]، [٧] و [٩] با استفاده از روش لاگرانژ، مسأله ECUC را با در نظر گرفتن SO٢ به عنوان آلوده کننده حل نموده است . تابع هدف به صورت ترکیبی از هزینه سوخت و آلودگی می باشد. در مطالعه [٨]، ECUC با تعریف آلودگی راه اندازی انجام شده است . در مطالعه [١٠] نیز قیود زیست – محیطی در نظر گرفته شده است . همچنین UC واحدهایی که دارای خاصیت جابجایی ، تعویض و یا مخلوط کردن سوخت می باشند انجام شده و تأثیر قیمت گاز طبیعی بر عملکرد روزانه واحدهای سیکل ترکیبی مورد بررسی قرار گرفته است .
مطالعات [۵]، [١١] و [١٢] نیز مسأله ECUC را مورد بررسی قرار داده اند که مطالعه [١٢] از روش Simulated Annealing
استفاده نموده است .
هدف این مطالعه بکارگیری الگوریتم ارائه شده در برنامه – ریزی مشارکت واحدهای حرارتی [١٣] و [١۴] برای حل ECUC و ECED می باشد.
به منظور دست یابی به هدف ذکر شده ، در بخش دوم به فرمول بندی مسأله پرداخته شده و روابط و قیود حاکم بر آن بیان می گردد. در بخش سوم الگوریتم شرح داده می شود.
بخش چهارم نتایج شبیه سازی و مقایسه کارایی الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم مشابه در مطالعه دیگر را دربر دارد. در انتها در بخش پنجم خلاصه ای از مطالعه و نتیجه گیری و پیشنهادات آورده شده است .
٢- فرمول بندی مسأله
در این قسمت به فرمول بندی مسأله ECUC پرداخته می – شود و تابع هدف و قیود مسأله به صورت زیر تعریف می – گردند.
٢-١- تابع هدف
در این مطالعه ، کمینه کردن تابع زیر انجام می گیرد [١٢].

که در آن [١٢]

تابع هدف ECED شامل هزینه سوخت واحدهای مشارکت کننده و از قبل تعیین شده می باشد.این فرمول در واقع همان فرمول ١ است وقتی هزینه راه اندازی وجود نداشته و تمام واحدها روشن باشند.

٢ود -٢- قیود مساله
کمینه سازی به شرح زیر می باشد.
قید تامین تقاضا [١٢]:

قید تولید هر واحد [١٢]:

قید ذخیره چرخان [١٢]:

قید حداقل زمان روشن و خاموش بودن [١٢]:

٢ -٣- فرمولبندی آلودگی
آلودگی تولیدی واحد حرارتی iام در ساعت t ام از فرمول زیر محاسبه می گردد

که در آن [١٢]

اگر ضریب تبدیل آلودگی و به صورت زیر تعریف شود [١٢]

با جای گذاری فرمول ١٣ در ١١ و با استفاده از تعریف ، آلودگی واحد حرارتی i ام به صورت زیر در می آید [١٢]

برای محاسبه EMC، لازم است EMS با EMCAP به صورت زیر مقایسه شود.
آ. اگر EMCAP≥EMS : محدودیت آلودگی مورد نظر واحد حرارتی رعایت شده و بنابراین هزینه آلودگی وجود نخواهد داشت . به عبارت دیگر ٠ = EMC [١٢].
ب. اگر EMCAPEMS : محدودیت آلودگی مورد نظر واحد حرارتی رعایت نشده و به ازای آلودگی اضافی بایستی هزینه ای به اندازه EMC پرداخت شود [١٢]. در این حالت ،

٣- الگوریتم حل
روشی که در این مطالعه به کار گرفته شده است به دو بخش تقسیم می شود. در مرحله اول حالت مشارکت واحدها تعیین می گردد و سپس به پخش بار اقتصادی و تعیین سهم تولید هر واحد تولید پرداخته می شود.
٣-١- الگوریتم حل ECUC
همانطور که در مقاله [١٣] و [١۴] اشاره شده است ، تابع برازندگی (FF) برای حل مسأله UC به صورت زیر می – باشد.

برای اینکه قسمت دوم تابع هدف که شامل هزینه آلودگی می باشد وارد FF شود، FF به صورت زیر اصلاح می گردد.

بقیه الگوریتم ، مشابه الگوریتم حل UC [١٣] و [١۴] می باشد.
روش حل UC در ساعت tام به شرح زیر است .
آ) محاسبه توان بهینه FF توسط مشتق گیری از FF:

بایستی این واحد در اولویت اول انتخاب قرار گیرد. بنابراین :

ج-٢) اگر

بایستی این واحد در اولویت آخر انتخاب قرار گیرد. بنابراین :

د) مرتب کردن واحدها بر اساس FFi ها
ه) با شروع از واحد با اولویت بالاتر، تا برآورده شدن شروط زیر واحدها روشن می شوند:

و) از میان واحدهای روشن شده ، اگر واحدی که اولویت پایینتری ( FFi کوچکتر) داشته (مثلا واحد jام )، خاموش شود بقیه واحد های روشن مانده ، در توان هایی بیش از شاید بتوانند شرایط فرمول های ۶ و ٨را برآورده شود، بقیه واحدهای روشن مانده ، در توانهایی بیشتر سازند. در این حالت ، با خاموش شدن واحد jام ، دو حالت زیر پیش می آید:
– هزینه راه اندازی کاهش می یابد
– هزینه سوخت افزایش می یابد (زیرا واحدها از حالت بهینه خارج شده اند)
بنابراین :
و-١) اگر قدر مطلق هزینه راه اندازی کاسته شده بیشتر از قدر مطلق هزینه سوخت افزایش یافته باشد، واحد jام خاموش می گردد و ECED بقیه واحدهای روشن شده انجام می گیرد.
و-٢) اگر قدر مطلق هزینه راه اندازی کاسته شده کمتر از قدر مطلق هزینه سوخت افزایش یافته باشد، واحد jام روشن می – ماند و ECED انجام می گیرد.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 15 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد