بخشی از مقاله
چکیده -
حضور منابع تولید پراکنده انرژی گزینه های جدیدی را در طراحی شبکه ها فراهم نموده است. هدف از برنامه ریزی توسعه توأم پستها و خطوط فوق توزیع و منابع تولید پراکنده تأمین ظرفیت مورد نیاز جهت تغذیه بار شبکه توسط این تجهیزات به نحوی است که ضمن رعایت محدودیت های حاکم، هزینه های احداث و بهره برداری سیستم کمینه گردد. در این مقاله، تابع هدف پیشنهادی هزینه های ثابت و متغیر مرتبط با احداث پست ها و منابع تولید پراکنده انرژی مدل خواهد شد. ضمن اینکه محدودیت هایی همچون ظرفیت بارگذاری پست ها، خطوط و منابع تولید پراکنده انرژی مورد توجه قرار گرفته می شود. تابع هدف پیشنهادی و محدودیت های مرتبط با آن به صورت یک مسأله بهینه سازی فرموله شده و توسط الگوریتم بهینه سازی چرخه ی آب حل شده و در انتها کارایی روش پیشنهادی با اعمال بر روی یک شبکه نمونه نشان داده خواهد شد.
کلید واژه- الگوریتم بهینه سازی چرخهی آب، برنامه ریزی توسعه شبکه توزیع، منابع تجدیدپذیر
-1 مقدمه
در طراحی شبکهی توزیع، توسعهی بهینهی شبکهی قدرت ولتاژ متوسط به علت افزایش بار یک مسئلهی رایج است. رویکرد برنامهی توسعه، مکان، نوع و ظرفیت تجهیزات جدیدی که باید در سیستم گسترش پیدا کنند یا به آن اضافه شوند را مشخص میکند. مشکل شامل کمینه کردن هزینهی عملکرد مورد نظر به خاطر محدودیت های فنی میشود. به علاوه، سیستم بهینه باید مشخصات قابل قبولی از زمان قطع برق مشتری فراهم کند تا اطمینان حاصل شود قابلیت های اطمینان مورد نیاز مشتری تامینشوند. عملکرد هدف معمولاً شامل نصب و راه اندازی تجهیزات و هزینهی عملیات و هزینهی قابلیت اطمینان میشود.
در سال های اخیر، بسیاری از مدل های ریاضی و الگوریتم ها برای حل این مشکل ارائه شدند. یک بررسی جامع از مدلهای کلاسیک و روشها در [1] مشاهده میشود. با این حال، الگوریتم های فراابتکاری زیادی اخراًی برای حل مشکل طراحی شبکهی توزیع استفاده شدهاند [3 ,2] و برخی رویکردهای ترکیبی و بهبودسازیهایی هم ارائه شدهاست .[5 ,4] در برنامهی توسعهی توزیع قراردادی، نصب یا ارتقاء پستهای HV/MV و فیدرهای اصلی و پشتیبان به عنوان راه حل های محتمل در نظر گرفته شده اند. امروزه، گزینههای ظرفیت جدید مثل توزیع پراکنده - DG - گسترش یافته است. به سبب انعطافپذیری بیشتر، DG و واحدهای ذخیر سازی میتوانند به عنوان راه حل های ممکن در طراحی شبکهی توزیع به کار برده شوند. اخراًی چندین مقاله به کار گیری DG را در طراحی شبکهی توزیع در نظر گرفتهاند.[7 ,6]
در این مقاله، پست های HV/MV، فیدرهای اصلی و پشتیبان ولتاژ متوسط ، منابع DG و واحدهای ذخیره سازی به عنوان راه حل هایی برای برنامه ی توسعه توزیع چند مرحله ای در نظر گرفته شده اند. منابع DG و واحدهای ذخیرهسازی نه تنها به خاطر قطع کردن پیک، بلکه برای افزایش قابلیت اطمینان به شکل مطلوب اختصاص داده شده اند. تغییر بار مصرفی به شکل یک بار سه سطحی مدل شده است. برای حل مسئلهی بهینه سازی ترکیبی ، الگوریتم بهینه سازی چرخه ی آب - WCO - پیشنهاد شده است. در جدول - 1 - کلیه پارامتر های مسئله و استراتژی های عملیاتی که در این تحقیق مورد نیاز بوده آورده شده است :
-2 بیان مسئله
برنامهی توسعهی شبکهی توزیع محل، نوع و تاریخ نصب فیدرهای جدید اصلی و ذخیره را مانند محل، ظرفیت و تاریخ نصب منابع جدید DG، واحدهای ذخیره سازی و پست های HV/MV، و یا افزایش ظرفیت و تاریخ ارتقاء پستهای HV/MV موجود را در عین حال که هزینهی تابع هدف شبکه با محدودیت های فنی را کمینه میکند، بهینه مینماید. تابع هدف شامل هزینهی سرمایهگذاری، هزینهی عملیات و هزینهی قابلیت اطمینان است. توابع هزینه برای سال پایه
-2-2 استراتژیهای پیشنهادی
در این تحقیق، برخی استراتژی های بهینه ی ساده برای عملیات سیستم به جای محاسبه ی پخش بار بهینه پیشنهاد شده اند. استراتژی ها با فرض یک مدل بار سه سطحی برای بارهای متغیر، برای منابع DG و واحدهای ذخیرهسازی عملیات پیشنهاد شدهاند.
الف - استراتژیهای عملیات DG
منابع DG برای تولید برق فقط در سطح بالا و سطح متوسط از دوره های بار استفاده می شوند. در نتیجه، منابع DG در دورههای کمباری از شبکه قطع میشوند. بهعلاوه، منابع DG ممکن است به منظور بازیابی بارهای از دست رفته به علت اتفاقات ناموفق استفاده شوند. توان بازیابی شده توسط منابع DG در رابطهی - 15 - میتواند به شکل زیر نوشته شود:
