بخشی از مقاله
خلاصه
با توجه به انتشار گاز - NOx - به دلیل تاثیر مستقیم آن بر روی سلامتی تلاش قابل توجهی برای کاهش انتشار این گاز باید صورت بگیرد. در این مقاله سعی شده تا با تقسیم اقتصادی توان بین منابع انرژی پراکنده علاوه بر تامین برق مورد تقاضا، مقدار گاز منتشر شده توسط این منابع و همچنین هزینه سوخت را کاهش دهیم. در این مقاله از دو مدل منبع انرژی پراکنده میکرو توربین - Mt - 1 و دیزل ژنراتور - Dg - 2 مبتنی بر - CHP - با بررسی و مطالعه بر روی انتشار گاز - NOx - استفاده شده است.
دیزل ژنرتورها به دلیل حرارت زیاد گاز - NOx - زیادی را نسبت به میکروتوربینها تولید میکند. در این مقاله هدف، کاهش هزینههای سوخت و همچنین کاهش انتشار گاز - NOx - خروجی از منابع انرژی پراکنده میباشد. در این جا از الگوریتم اصلاح شده بهینهسازی ازدحام ذرات - MPSO - 3 به دلیل اجرای آسان، کنترل قدرتمند بر روی پارامترها و همچنین نتایج بهتری در مقایسه با دیگر الگوریتمهای بهینهسازی استفاده میشود.
.1 مقدمه
با افزایش سریع در قیمت سوختهای فسیلی و همچنین افزایش شدید در هزینه سرمایهگذاری برای نیروگاههای جدید، نیاز به توجه بر روی سیستم تولید متناوب با بهرهوری بالاتر از انرژی شده است .[3-1] بازار برق تحت مقررات و بازسازی سیستم قدرت، بسیار رقابتی شده است. سیاستهای جدید هوای پاک باعث به وجود آمدن مقرراتی مربوط به تولید برق و انرژی شده است. تمام منابع انرژی پراکنده مبتنی بر - CHP - مسئول ایجاد آلودگی و انتشار گازهای - NOx - ، - SOx - ، - COx - و غیره هستند. با توجه به انتشار گاز - NOx - به دلیل تاثیر مستقیم آن بر روی سلامتی تلاش قابل توجهی برای کاهش انتشار این گاز باید صورت بگیرد.
در تجزیه و تحلیل اقتصادی در زمینه انواع بهینهسازی، اندازهها و مکانهای منابع تولید پراکنده - DG - در یک شبکه توزیع یا در یک ریزشبکه، تکنیکهای محاسباتی نرم افزاری مدرن، مانند الگوریتم ژنتیک، جستجوی ممنوع، برنامهریزی تکاملی و غیره، در بسیاری از کارهای تحقیقاتی موفقیت آمیز بوده است. در مرجع[1]، برنامهریزی بهینه - مکانیابی و تعیین اندازه - - CHP - ها در یک سیستم حاوی شبکه برق الکتریکی و گاز طبیعی در نظر گرفته شده است.
روش مرکز انرژی - EH - 4 برای محاسبه مصرف انرژی هر باس همراه با هزینههای مربوطه مورد استفاده قرار گرفته است. در این مرجع یک تابع چند هدفه شامل هزینههای عملیاتی، تلفات توان، قابلیت اطمینان شبکه و پروفیل ولتاژ، به منظور تعیین مکان و اندازه بهینه - CHP - ها در نظر گرفته شده است. در این مرجع از روش بهینهسازی الگوریتم ژنتیک در محیط نرمافزاری - GAMS - استفاده شده است. نیکمهر و همکاران [4] یک الگو جدید برای عملکرد بهتر ریزشبکهها پیشنهاد کردند.
این مطالعه بر روی تحلیل احتمالاتی پخش بار با توجه به جنبههای اقتصادی در محیط ریزشبکهها با محدودیت¬های فنی متمرکز شده است. در این مرجع، بهرهبرداری اقتصادی مناطق زیست محیطی کوچک به صورت یک مسئله بهینهسازی پیادهسازی و حل شده است. یکی از چالشهای مهم در این تحقیق رفتار نوسان بار و توان تولید شده توسط ژنراتورهای بادی و فتولتائیکها میباشد، که باعث پیچیدگی در مسئله پیشنهاد شده میشود. تابع هزینه در نظر گرفته شده در این مرجع شامل توان تولید شده توسط واحد، تبادل توان بین ریزشبکهها و شبکه اصلی، هزینه بهرهبرداری و نگهداری منابع و هزینه انتشار آلایندهها میباشد.
الگوریتم رقابت استعماری، برای حل بهینه مسئله پیشنهادی استفاده شده و نتایج به دست آمده با روش شبیهسازی مونت کارلو مقایسه شده است. علیپور و همکاران [5] یک چارچوب برنامهریزی تصادفی برای انجام یک برنامهریزی بهینه 24 ساعته در ریزشبکههای مبتنی بر - CHP - شامل توربین بادی، سلول سوختی، دیگ بخار، یک واحد معمولی توان و دستگاههای ذخیره انرژی پیشنهاد کردند.
هدف از این برنامهریزی، یافتن مقادیر بهینه از منابع انرژی برای به حداکثر رساندن سود با توجه به برنامههای پاسخ به تقاضا و عدم اطمینان در نظر گرفته شده است. تاثیر سرعت باد، بازار و عدم اطمینان بار ریزشبکه در مسئله برنامهریزی با استفاده از فرمول برنامهریزی تصادفی مشخص شده است. در این مطالعه تأثیر برنامهریزی ریزشبکه مبتنی بر - CHP - در حالتهای جزیرهای و یا متصل به شبکه و همچنین اثربخشی استفاده از برنامه پاسخ تقاضا5 پیشنهاد شده در مطالعات، مورد بررسی قرار گرفته است.
در مرجع [6] یک رویکرد بهینهسازی برای بهبود قابلیت اطمینان ریزشبکه با استفاده از - CHP - پیشنهاد شده است. عدم قطعیت پیشبینی بار و قطعهای تصادفی اجزای سیستم - CHP - و همچنین تلفات شبکه به عنوان یک درخت سناریو با استفاده از روش نمونه گیری مونت کارلو مدلسازی شده است. این مسئله به عنوان برنامهریزی خطی تلفیقی تصادفی متقارن دو مرحلهای پیادهسازی شده است. یک روش کاهش سناریو نیز برای کاهش بار محاسبات مسئله برنامهریزی مبتنی بر سناریو معرفی شده است.
مرجع [7] توسعه برنامهریزی خطی را برای مشارکت واحدها در یک ریزشبکه با هدف کمینه کردن هزینه سالیانه با استفاده از مشخصات تقاضا ارائه کردند . در این مقاله قیمت ضریب جریمه انتشار - NOx - یکی از توابع هدف در مسئله بهینهسازی میباشد، که از دو مدل منبع انرژی پراکنده میکرو توربین - Mt - و دیزل ژنراتور - Dg - مبتنی بر - CHP - با بررسی و مطالعه بر روی انتشار گاز - NOx - استفاده شده است.
دیزل ژنرتورها به دلیل حرارت زیاد گاز - NOx - زیادی را نسبت به میکروتوربین ها تولید میکند. در این مطالعه هدف کاهش هزینههای بهره برداری و همچنین کاهش انتشار گاز - NOx - خروجی از منابع انرژی پراکنده میباشد. در این جا از الگوریتم اصلاح شده بهینهسازی ازدحام ذرات به دلیل اجرای آسان، کنترل قدرتمند بر روی پارامترها و همچنین نتایج کارآمد هنگام مقایسه با دیگر الگوریتمهای بهینهسازی اکتشافی استفاده میشود.
.2 محدودیتهای مسئله
بهینهسازی بر اساس محدودیتهایی که در زیر آمده است، انجام خواهد شد.
- 1 محدوده ولتاژ باس :
- 2 تزریق باس اسلک صفر: قید تزریق باس اسلک صفر کمک میکند تا در مرحله بهینهسازی، از ظرفیت دقیق منابع انرژی پراکنده مورد نیاز برای پاسخگویی به تقاضای داخلی ریزشبکه مطمئن شویم.
- 3 قید نابرابری تعادل حرارت: که شامل حرارت خروجی از دیزل ژنراتور و میکروتوربین می باشد که متناسب با برق خروجی از آن میباشد و از طریق فرمول زیر محاسبه میشود:
در اینجا ثابت تناسب میباشد، که به صورت ضریب حرارت به قدرت منبع انرژی پراکنده خوانده میشود. نیز تقاضای حرارتی نیز میباشد. مبدل حرارتی به صورت زیر محاسبه میشود:
.3 توابع هدف
- 1 هزینه سوخت؛ هزینه سوخت هر منبع انرژی پراکنده که حداکثر خروجی دلار به ساعت $/h میباشد که توسط فرمول زیر ارزیابی می شود
