بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله توسعه یک مدل برای مدیریت بهینه بارهای صنعتی با تعیین نرخ بهینه هاب های انرژی صنعتی به منظور مشارکت در برنامه های پاسخگویی بار بررسی شده است. از این رو بر مبنای اطلاعات در دسترس شبکه توزیع، بهینه سازی انرژی بارهای صنعتی با رویکرد کاهش هزینه های مربوط به مصرف انرژی و جریمه بار پیک ارزیابی و روند بهینه تعیین نرخ به بارهای صنعتی به منظور مشارکت در برنامه های پاسخگویی به بار تعیین شده است.
به عبارت دیگر دستیابی به سود مورد انتظار بارهای صنعتی با مینیمم سازی قیمت های اجرای برنامه پاسگویی به بار مد نظر قرار گرفته است. در این راستا مطالعات در نرم افزار GAMS ارزیابی و از مدل بهینه مدیریت بارهای صنعتی استفاده شده است. نتایج حاکی از کاهش هزینه ها از طریق روش پیشنهادی است.
.1 مقدمه
گسترش فزاینده مصرف برق، نیاز به افزایش تولید انرژی و استفاده از منابع تجدید پذیر در تولید انرژی الکتریکی به دلایل زیست محیطی افزایش یافته که در این بین انرژی باد در مقایسه با سایر انرژی ها بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. از طرفی به دلیل ماهیت تصادفی منابع بادی، تولید توان بادی به طور دقیق قابل پیش بینی نیست. در سیستم تجدیدساختارشده ی صنعت برق، بهره برداری ایمن از سیستم قدرت در حضور منابع بادی به مسئله ای چالش برانگیز تبدیل شده که نیازمند ساختار و برنامه ریزی مناسبی جهت تأمین بار مصرفی سیستم و حفظ قابلیت اطمینان شبکه می باشد.
در این تحقیق با ارائه مدلی به نحوه تعیین صحیح تعیین نرخ اجرای برنامه پاسخگویی بار از سمت بارهای صنعتی به لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان، خیابان کاشف شرقی، صندوق پستی 1616بهره بردار شبکه توزیع در حضور نیروگاه بادی پرداخته میشود. به عبارت دیگر مدل مورد نظر قیمت اجرای برنامه پاسخگویی بار برای بارهای صنعتی مورد مطالعه را با در نظر گرفتن قیود مختلف مربوط به بهره برداری بارهای مربوطه به نحوه مناسب و دقیق تعیین مینماید.
برای مدل سازی عدم قطعیت های سیستم مثل خروج تصادفی واحدهای تولید و خطوط انتقال از روش شبیه سازی مونت کارلو استفاده خواهد شد، علاوه بر آن عدم قطعیت در پیش بینی بار مصرفی و تولید توان بادی در سیستم از طریق تابع توزیع نرمال شبیه سازی شده و به منظور کاهش سناریوهای تولیدشده از روش کاهش سناریوی پس رونده استفاده خواهد شد، به گونه ای که علاوه بر کاهش حجم محاسبات دقت حل مسئله در حد مطلوب باقی بماند.
سناریوهای کاهش یافته باهم ترکیب شده و تشکیل درخت سناریو می دهند که به عنوان ورودی های مسئله تصادفی در مدل پیشنهادی در نظر گرفته می شوند. در مدل ارائه شده شرکت های تولیدی، پیشنهاد های قیمت انرژی و ذخیره خود را تسلیم بازار می کنند و شرکت های توزیع نیز پیشنهاد های خرید برق و عرضه ذخیره سمت بار را تسلیم ISO می نمایند.
در [1] بررسی و بهبود برنامه پاسخ گویی به بار مرسوم در شبکه های هوشمند، به یک برنامه پاسخ گویی بار یکپارچه در حضور منابع تولید کننده توان چند گانه در یک هاب انرژی پرداخته شده است. در [2] به آنالیز هاب های انرژی خانگی با تولیدات پراکنده و در حضور ذخیره سازهای انرژی پرداخته شده است.
در [3] یک ساختار مدیریت انرژی احتمالاتی برای هاب های انرژی خانگی مبتنی بر منابع تجدید پذیر ارزیابی شده است. در [4] برنامه ریزی بهینه هاب های انرژی در حضور منابع بادی و ذخیره ساز و با در نظر گرفتن موضوع پاسخ گویی به بار با لحاظ اثر عدم قطعیت های مربوطه ارزیابی شده است.
در [5] یکپارچه سازی منابع انرژی تجدید پذیر در نیروگاه های سیکل ترکیبی از طریق الکترولیز هیدروژن در یک هاب انرژی ارزیابی شده است. در [6] به بررسی ترکیبی بهینه سازی هاب انرژی و مدیریت سمت تقاضا در ساختمان پرداخته شده است.
در [7] از مدل برنامه ریزی غیر خطی MINP* جهت برنامه ریزی هاب انرژی در یک دوره کوتاه مدت 24 ساعته بهره گرفته شده است. در [8] برنامه ریزی بهینه جزیره های کنترل شده مشاهده پذیر در هاب های انرژی ارزیابی شده است.در[9] به مدل سازی شارش انرژی و آنالیز بهره برداری بهینه از ریز شبکه های مبتنی بر هاب انرژی پرداخته شده است.
در [10] از رویکرد تحلیلی تعمیم یافته جهت ارزیابی قابلیت اطمینان هاب های انرژی مبتنی بر منابع انرژی تجدیدپذیر استفاده شده است. در [11] طراحی احتمالاتی بهینه هاب های انرژی متشکل از منابع بادی بررسی شده است.
.2 مدل یک هاب انرژ ی
هاب انرژی سیستمی یکپارچه شامل چند حامل انرژی است که در آن قابلیت تبدیل، ذخیره و انتقال حاملهای مختلف از ورودی به سمت خروجی وجود دارد . در شکل - - 1، مدل شماتیک یک هاب انرژی با سه ورودی و دو خروجی نمایش داده شده است.
شکل - - 1 مدل یک هاب انرژ ی
اجزای اصلی هاب انرژی عبارتند از: ورودیها و خروجیهای انرژی، مبدلها و ذخیرهسازهای انرژی. در ادامه روابط اساسی حاکم بر هاب انرژی، معرفی شده است
رابطه - 1 - ، نسبت تبدیل انرژی از ورودی به خروجی را به کمک ماتریسC - ماتریس تزویج مبدل ها - نشان می دهد. P و L به ترتیب توان ورودی و خروجی و اندیس های حامل های مختلف انرژی هستند.
با افزودن ذخیره ساز انرژی به مدل، ارتباط بین ورودی خروجی بصورت رابطه - 2 - توسعه می یابد. ذخیره ساز می تواند قبل و یا بعد از مبدل های انرژی قرار گیرد. در این رابطه، Q وM به ترتیب متناظر توان ذخیره سازهای قبل و بعد از مبدل می باشند.
معمولا مدلسازی تمام انرژی ذخیره شده به بعد از مبدل ها منتقل می گردد که رابطه - 3 - این موضوع را نشان می دهد. در این رابطه کل انرژی ذخیره شده انتقال یافته به سمت خروجی است و از رابطه - 4 - محاسبه می شود.
