بخشی از مقاله
چکیده
منابع انرژی های تجدید پذیر همانند باد و انرژی خورشیدی در سال های اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته و مقدار زیادی از این منابع با شبکه برق یکپارچه گردیده است. چالش اصلی در سیستم های قدرت پخش بار بهینه و حفاظت از نیروگاه های مرسوم برق می باشد. استفاده از توان مزرعه بادی و انعطاف پذیری تقاضا جهت بهینه سازی شبکه برق و کاهش هزینه های تولید از ژنراتورهای مرسوم مد نظر ما می باشد. با تمرکز بیشتر روی طرف تقاضا و مزرعه بادی، وظیفه ایجاد تعادل و تثبیت در شبکه برق از روی نیروگاه های مرسوم برداشته می شود.
با این روش عدم اطمینان از شبکه و هزینه تولید برق کاهش می یابد. اولین مرحله ایجاد الگوی باد جهت مانور تقاضاهای انعطاف پذیر در یک مدت زمان می باشد، دومین مرحله افزایش تقاضا های انعطاف پذیر با استفاده از تغییرات قیمت برق می باشد و در سومین مرحله تحلیل و بررسی تاثیر انعطاف پذیری تقاضا و نفوذ توان بادی در شبکه روی هزینه های تولید می باشد که در نتیجه یافتن یک نقطه عملیاتی حالت پایدار برای واحد های تولیدی با ظرفیت بالا و سپس برنامه ریزی پاسخ سریع این واحدها می باشد.
واژههای کلیدی الگوی باد، پخش بار بهینه، پاسخ سریع، پاسخ تقاضا، برنامه ریزی تصادفی
مقدمه
ما یک مدل بهینه سازی شده معرفی کردیم که در طرف تقاضا انعطاف پذیر باشد و بهینه سازی این انعطاف با به حداقل رساندن هزینه تولید انرژی انجام می شود. توان بادی در کنترل و در بهینه سازی پخش بار سیستم قدرت نقش بسزایی ایفا میکند . ما پیشنهاد می کنیم که طرف تقاضا در یک سطح معین انعطاف پذیر باشد. این انعطاف پذیری توسط اپراتورهای سیستم تحلیل و شبیه سازی مدل OPF مبتنی بر برنامه ریزی تصادفی جهت پاسخ به تقاضای شبکه برق انتقال با تغییرات قیمت برق تقاضاها را جهت همکاری با این طرح تشویق می نماید.
سهم اصلی این مقاله شامل دو بخش زیر استافزایش تقاضا های انعطاف پذیر و بهره گیری از توان باد با پیش بینی تغییرات باد.بررسی مدل 1OPF با با برنامه ریزی تصادفی با بهره گیری از دو عامل توان باد و انعطاف پذیری تقاضا.
تعیین الگوی توان باد جهت تطبیق تقاضاهای انعطاف پذیر با شبکه
پیش بینی تغییرات باد یک ابزار ضروری برای بهره برداری از توان حداکثری باد است. از دو رویکرد فیزیکی و آماری برای بدست آوردن الگوی پیش بینی توان بادی می توان استفاده کرد. رویکرد فیزیکی تلاش می کند شرایط آب و هوایی را پیش بینی کند؛ که این امر با استفاده از مدل کاهش مقیاس انجام می شود. رویکرد فیزیکی بدلیل نیاز به داشتن شرح کامل از مزرعه بادی، زمین و سرعت باد محلی رویکردی بسیار پیچیده دارد و دستیابی به اطلاعات فیزیکی مانع اصلی بهره مندی از این روش می باشد.
با این حال رویکرد آماری تلاش می کند تا رابطه سرعت/قدرت باد را با توجه به متغییرهای توصیفی و اطلاعات اندازه گیری شده توسط ایستگاههای باد پیش بینی کرد. روش دامنه فرکانسی یکی از روشهای آماری میباشد که به تاریخچه دادهها نیاز دارد که با استفاده از این روش پیش بینی توان بادی بهبود می یابد. ما با استفاده از متغیر سرعت باد الگوی باد را بدست خواهیم آورد . الگوی سرعت باد توسط متغییرهای روزانه و ماهانه آب و هوا بدست می آید. با توصیف اطلاعات این الگو می توان رفتار باد و در نتیجه سرعت باد را پیش بینی کرد. سیگنال اصلی توسط تعدادی از اجزای هارمونیکی بدون از دست دادن وضعیت اصلی بدست می آید. بنابراین دانستن دامنه بزرگترین هارمونیک - برای نمونه DC، اولین و دومین هارمونیک - می تواند وضعیت الگوی باد را شرح دهد.
همانطور که در »جدول «1 نشان داده شده است اجزای هارمونیکی بدست آمده در سال های 2004، 2005 و 2006 از میانگین سرعت بادی، مشابه هم می باشند. این به این معنا می باشد که می توان با استفاده از هارمونیک ها الگوی مناسبی تدوین کرد. ما می توانیم با داشتن تاریخچه سرعت باد الگویی با استفاده ار هارمونیکها بدست آوریم.
افزایش تقاضاهای انعطاف پذیر با مدل
سازی اقتصادی قیمتتقاضا، برنامههای پاسخگویی تقاضا به عنوان ابزاری مناسب برای استفاده از پتانسیل مشترکین در مدیریت بهینه شبکه، باعث فعال شدن سمت تقاضا در بهینهسازی پخشبار در سیستم قدرت می شود. این برنامهها باعث افزایش در تعداد تقاضاها جهت کمک در مسئله بهینه سازی پخش بار خواهد شد. بخش تولید خواهان کاهش اوج تقاضا و در نتیجه کاهش هزینه تولید و مهمتر از آن تضمین قابلیت اطمینان سیستم می باشد و بخش تقاضا خواهان کاهش هزینه مصرف برق و بهرهمند شدن از تشویق تولید کننده محلی میباشد.
جهت برنامهریزی تقاضاها برای انعطاف پذیری از مدل پاسخگویی تقاضای تشویق محور استفاده می کنیم که در آن مشترکین به عنوان مصرف کننده برق توسط اپراتور مستقل سیستم و یا شرکتهای تولید محلی برق، تشویق میشوند که میزان مصرف خود را کاهش دهند. این برنامهریزی شامل برنامههای کنترل مستقیم بار، برنامه های پاسخگویی تقاضای اضطراری، برنامه های قطع یا کاهش خدمات تقاضا و برنامه های بازار ظرفیتی است.
با توجه به نتایج بدست آمده از برنامه ریزی پاسخگویی تقاضای برق، اپراتورهای انتقال می توانند نسبت به افزایش تعداد تقاضاهای انعطاف پذیری اقدام نمایند. بنابراین پرداختهای تشویقی در برنامههای پاسخگویی تقاضای برق برای ترغیب مشترکین به مصرف برق کمتر در زمان هایی که قیمت بازار عمده فروشی زیاد بوده و یا قابلیت اطمینان سیستم در خطر است، طراحی شده اند.
مقایسه میزان پرداخت، قبل و بعد از اعمال کشسانی تقاضا قیمت
تقاضای بدون انعطافپذیر بدون برنامه مشخص می تواند طبق حدود مشخص شده نسبت به افزایش و کاهش مصرف خود اقدام کند و تعهدی نسبت به مشارکت در برنامه ندارد. تقاضای انعطافپذیر مستقیما در این برنامهریزی بهینهسازی شرکت می کند؛ تقاضای انعطافپذیر پاسخ سریع میتواند در کمترین زمان ممکن تحت امر دیسپاچینگ انعطافپذیر باشند. تقاضاهای غیر منعطف در طول یک بازه زمانی تغییراتی در مقدار مصرفشان اعمال می کنند که ژنراتورهای مرسوم جهت جبران این تغییرات توان تولیدی خود را افزایش و کاهش می دهند که این افزایش و کاهش هزینه هایی بر روی ژنراتورهای مرسوم دارد.
البته تغییرات مصرف تقاضای غیر منعطف در محدوده تعیین شده قبلی اتفاق می افتد. ما در این روش هنگامی که تقاضای غیر منعطف مصرف خود را از وضعیت نرمال بالا می برد تقاضای انعطافپذیر درصدی از مصرف خود را کاهش می دهد. مزارع بادی پشتیبانی کاهش مصرف تقاضای انعطافپذیر را بر عهده دارد. قیمت برق عامل مهمی برای تشویق تقاضاها برای انعطافپذیر بودن و شرکت در این طرح را دارد. تقاضای انعطافپذیر با پاسخ سریع جهت مقابله با تغییرات لحظهای متعادل ساختن سیستم قدرت را بر عهده می گیرد. با بدست آوردن الگوی توان باد، دید کلی نسبت به تغییرات توان بادی بدست می آید.
در نظر بگیرید یک شبکه قدرت W به عنوان توان تولیدی از مزرعه بادی در شبکه می باشد. G مجموعهای از نیروگاههای برق مرسوم و مجوعه ای از افق زمانی می باشد. در ادامه محدودیتها و هدف عملی را بصورت برنامهریزی تصادفی بدست میآوریم.
افزایش تعداد تقاضا و بهرهمندی توان بادی و تاثیر آن روی مدل OPF
بهینهسازی سیستم قدرت با استفاده از تقاضای انعطاف پذیر و توان بادی مد نظر ما می باشد. ما با استفاده از الگوی باد و داشتن حداکثر و حداقل توان بادی معادله توازن را بدست می آوریم و سیستم قدرت را با استفاده از این دو عامل متعادل می کنیم . ما در هر بازه زمانی یک نقطه عملیاتی حالت پایدار برای پخش بار بهینه تعیین می کنیم. که در آن نشان دهنده توان خروجی واقعی گرفته شده از مزرعه بادی می باشد.قدرت واقعی تولید از ژنراتورهای مرسوم در مدت زمان t می باشد. نشاندهنده توان واقعی تحویل داده شده به تقاضا D غیر انعطاف می باشد.توان واقعی تحویل داده شده به تقاضا انعطافپذیر می باشد. توان مصرفی تقاضای انعطافپذیر پاسخ سریع می باشد.
