بخشی از مقاله
چکیده
به خاطر کمبود منابع سوخت های فسیلی و آلودگی محیط زیست، منابع انرژی های تجدید پذیر، به خصوص انرژی بادی، در سالیان اخیر توجهات زیادی را در سراسر دنیا به خود جلب کرده است. این انرژی به طور وسیع، به عنوان یکی از منابعی که درمیان تکنولوژی های تولید پراکنده، سریعا در حال افزایش است، مورد توجه واقع شده است. با آمدن سال 2020 انتظار می رود که کل تولید برق بادی در حدود % 12 کل تقاضای الکتریسیته جهان گردد. از آنجا که نفوذ برق بادی در شبکه قدرت به سرعت در حال افزایش است، بررسی حضور تولیدات بادی در محیط بازار برق از جنبه های مختلف از جمله تاثیر روی محاسبات SCUC ، یک موضوع مهم تلقی می گردد.
حضور توان بادی در بازار برق رقابتی، برنامه ریزان و اپراتورهای سیستم قدرت را برای تدبیر استراتژی های جدید پیشنهاددهی به بازار و تدبیر راهبری ایمن برای این گونه منابع، به تکاپو وا می دارد. پیشنهاددهی ژنراتورهای بادی به بازار برق رقابتی بخاطر هزینه بالا و ذات متناوب آنها نیاز به بحث و بررسی های فراوان دارد.[6] در سیستم های قدرت تجدید ساختاریافته، عملکرد اقتصادی و قابلیت اطمینان این سیستم ها دو هدف اصلی برای ISO به شمار می روند. از آنجا که توانایی کنترل خروجی توربین های بادی محدود است و ظرفیت تولید مزارع بادی براساس سرعت باد تغییر میکند، بررسی نحوه حضور این نوع واحدها در بازار برق از دید اپراتور مستقل سیستم - ISO - و همچنین شرکتهای نیروگاهی1 - Genco - دارای این نوع واحدها، امری حیاتی قلمداد میشود.
کلیدواژه:
پاسخ و تقاضا - مشارکت واحدهای نیروگاهی - عدم قطعیت توان بادی
مقدمه:
نوآوری های اخیر در تکنولوژی توربین های بادی و مشوق های مالی، انرژی بادی را به طور تکنیکی و اقتصادی در اغلب جاها مناسب رشد و ترقی ساخته است .توربین های بادی هزینه های تولید توان حداقل دارند، و هزینه های روشن و خاموش کردن ندارند. از این رو استفاده از انرژی بادی به جای راهبری واحدهای گران طی ساعاتی که تقاضا حداکثر است، مطلوب است. مزارع بادی معمولا در خشکی و در دریا هستند. اتصال ظرفیت های بزرگ آنها به سیستم قدرت، برخی مشکلات در امر برنامه ریزی و بهره برداری را به خاطر ذات متناوب تولید و مشکلات پیش بینی سرعت باد، که به واسطه آن در زمره منابع انرژی بدون قابلیت اطمینان به حساب می آیند، به دنبال دارد. درصد انرژی تولید شده توسط باد با بهبود در تکنولوژی و بازدهی آنها و حمایت مالی دولت و سیاست های انرژی، افزایش می یابد.
واحدهای توان بادی می توانند در بازارهای برق روزبعد شرکت کنند اما آنها نمی توانند مشابه روشی که تولیدهای تجدیدناپذیر پیشنهاد می دهند، پیشنهاد دهند .چون تولید برق بادی هزینه های تولید ندارد و قابل راهبری نیست منحنی پیشنهاددهی نمی تواند به دست آید. واحدهای بادی در بازارهای برق روز بعد یک برنامه تولید با مقادیر ساعتی عرضه می کنند. در سیستمهای قدرت الکتریکی تجدیدساختار یافته، ISO ها نیروگاههای توان بادی را به عنوان خود برنامه ریزانی که درآمدهایشان براساس قیمتهای حاشیه ای محلی - LMP - زمان واقعی و روز بعد است و به صورت رزرو عمل می کنند، تلقی می کنند .در هر مدلی، تولید توان بادی به عنوان یک منبع غیرقابل راهبری مورد ملاحظه قرار می گیرد .[7] به خاطر خروجی غیردائمی توان بادی به واسطه عدم قطعیت باد، اگر ژنراتورهای بادی اجازه داشته باشند که به بازار پیشنهاد دهند، امکان هزینه بالاتر بازار به خاطر عدم توازن هر چه بیشتر توان وجود دارد. از سوی دیگر، اگر برنامه ریزی توان بادی با ISO باشد، آنها می توانند از توان بادی برای تامین توان واقعی نه تنها در خدمات جانبی2 بلکه در بازار انرژی اولیه برای کاهش هزینه برق استفاده کنند.[6]
تحقیقات قبلی نشان داده است که ظرفیت بادی اضافه شده به شبکه می تواند هزینه عملکرد سالیانه کلی پایین تر، در مواجه با الگوی داده شده بارها، با جایگزین کردن آنها به جای تولید تجدیدناپذیر، به همراه داشته باشد .[8] تغییرپذیری باد می تواند موجب ناپایداری قیمتهای بازار و نوسان دستورالعمل های راهبری برای واحدها در بازار انرژی زمان واقعی شود. یک پیش بینی نادرست در روز قبل می تواند منجر به مشارکت ناکافی منابع در چارچوب زمانی روز بعد و در نتیجه عدم دسترسی به منابع با راه اندازی سریع در ساعات عملکرد زمان واقعی شود که به طور قابل توجهی می تواند روی تعقیب بار3 و ملزومات قانونی اثر بگذارد و در نتیجه بازدهی کلی بازار را تحت تاثیر قرار دهد .تجربه کشورهای با نفوذ توان بادی قابل ملاحظه - دانمارک، آلمان، اسپانیا - نشان می دهد که با اضافه شدن باد تقاضای بالانس سازی افزایش خواهد یافت. گزینه استفاده بازار میان روزی برای اصلاح پیش بینی های روز قبل به طوری که پیش بینی های بهتر در دسترس شوند مورد مطالعه قرار گرفته است.[9]
در مرجع [9]آمده است که با نفوذ توان بادی به سیستم قدرت، هزینه های عدم توازن پرداخت شده توسط تولید کنندگان و این هزینه ها برای اپراتور سیستم افزایش می یابد. تولید توان بادی هزینه های تولید، هزینه های راه اندازی یا هزینه های خاموش سازی ندارد. از این رو تولید بادی، راهبری تولید واحدهای گرمایی و سیکل ترکیبی را کاهش می دهد .[7] اضافه کردن انرژی باد به سیستم 118 باسه در مرجع [7]به طور قابل توجهی روی نتایجSCUC تاثیر دارد، از جمله اینکه تعداد واحدهای گرمایی و سیکل ترکیبی مشارکت کننده را کاهش می دهد، راهبری تولید واحدهای گرمایی کاهش یافته، گرفتگی های جریان خطوط کاهش یافته، و هزینه های بهره برداری سیستم نیز کاهش می یابد.
مباحثی در خصوص پاسخ تقاضا صنایع الکتریکی و موسسه های شبکه قدرت، بر روی تجدید ساختار از مکانیسم های یکپارچه عمودی به سیستم های بازار آزاد، به دلایل زیادی پافشاری می کنند. با تجدید ساختار و مقررات زدایی در صنعت برق، فلسفه عملکرد سیستم تغییر می یابد. در حالیکه فلسفه کلاسیک بر این باور است که کل تقاضای موردنیازی که در هر زمان وجود دارد، باید تامین شود، فلسفه جدید می گوید که اگر نوسانات تقاضا تاحد امکان کوچک شود، سیستم کارآمدتر خواهد بود. همانطور که می دانیم عملکرد قابل اطمینان سیستم الکتریسته نیاز به یک توازن کامل بین عرضه و تقاضای زمان حقیقی دارد. برقراری این توازن کار آسانی نیست بلکه حقیقت این است که سطح عرضه و تقاضا می تواند به سرعت و به طور غیرقابل پیش بینی، به دلایل زیادی تغییر نماید، از جمله این دلایل :خروج های اجباری واحدهای تولیدی، خروج های خطوط توزیع و انتقال و تغییر ناگهانی بار است. به خاطر داشته باشیم که زیربنای سیستم الکتریکی به سرمایه بسیار زیادی نیاز دارد .پاسخ سمت تقاضا - DR - ، براساس فلسفه جدید، یکی از منابع ارزان در دسترس جهت بهره برداری از سیستم است.[10]
پیشرفت های قابل ملاحظه در سیستم های اندازه گیری از راه دور زمان حقیقی سمت تقاضا، به اپراتورهای مستقل سیستم اجازه استفاده از رزروهای تامین شده توسط پاسخ تقاضا - DR - را در بازارهای خدمات جانبی می دهد .امروزه تعداد زیادی از ISO ها برنامه های طراحی شده برای بهره برداری از رزرو تامین شده توسط DRرا در بازارهای برق دارند .رزرو سمت تقاضا توسط تامین کنندگان پاسخ تقاضا - DRP - 4 فراهم می شود، که مسئولیت جمع کردن و مدیریت پاسخ های مشتری را دارند .[11]
-2مفهوم پاسخ تقاضا:
پاسخ تقاضا - DR - را می توان به عنوان تغییراتی در نحوه استفاده برق مشتریان نهایی، از الگوهای مصرف نرمالشان در پاسخ به تغییرات در قیمت برق در طول زمان تعریف نمود .به علاوه، DR را می توان به عنوان وجوه تشویقی در نظر گرفته شده برای تشویق به استفاده کمتر برق در زمانهایی که قیمتهای بازار عمده فروشی بالا هستند، یا هنگامی که قابلیت اطمینان سیستم به خطر افتاده است، تعریف نمود. DR تغییرات عمدی در الگوهای مصرف برق مشتریان نهایی را شامل می شود که تمایل به تغییر زمان بندی، سطح تقاضای آنی، یا مصرف کلی برق را دارند. سه فعالیت عمده که به واسطه آن پاسخ تقاضا عملی می شود، وجود دارد. اولا مشتری می تواند مصرف برقش را طی پریودهای پیک بحرانی، هنگامی که قیمتها بالا هستند، بدون تغییر الگوی مصرف در پریودهای دیگر کاهش دهد.
این گزینه از دست رفتن آسایش موقتی را به دنبال دارد. به عنوان مثالی از این نمونه، هنگامیکه تنظیمات ترموستات هیترها یا تهویه ها موقتا تغییر می یابد. دوما مشتریان ممکن است به قیمتهای بالای برق، با شیفت برخی از فعالیت های مورد تقاضایشان در پیک به پریودهای خارج از پیک، پاسخ دهند. یک مثال از این نمونه شیفت برخی فعالیت های خانگی - یعنی ماشین ظرفشویی، پمپ های استخر - به پریودهای خارج از پیک خواهد بود. مشتری مسکونی در این نمونه هیچ گونه تلفات و هیچ هزینه ای را متحمل نخواهد شد. اگر یک مشتری صنعتی تصمیم به برنامه ریزی دوباره برخی از فعالیت هایش بگیرد، در صورتیکه هزینه برنامه ریزی دوباره، برای انجام سرویس های از دست رفته افزایش یابد، جزء این نمونه به شمار نمی رود. سومین نوع از پاسخ تقاضا استفاده از تولید در محل - مشتری صاحب تولید پراکنده - توسط مشتری است. با به خدمت گرفتن تولید در محل، مشتریان ممکن است هیچ یا تغییر بسیار کوچکی را در الگوی مصرف برق تجربه کنند، از مزیت های مورد انتظار در آینده این است که الگوی مصرف برق به طور قابل توجهی تغییر کرده و تقاضای کوچکتری را شاهد باشیم.
برنامه های DR مختلف، در شکل 1 - ؛ - 1 نشان داده شده است. این برنامه ها، برنامه هایی براساس تشویق - IBP - 5 و برنامه هایی براساس قیمت - PBP - 6 هستند. IBP به برنامه های کلاسیک و برنامه های بازار محور تقسیم می شوند. IBP کلاسیک، برنامه های کنترل مستقیم بار و برنامه های قطع را شامل می شوند. IBP بازار محور، برنامه های DR اضطراری، پیشنهاد تقاضا، بازار ظرفیت، بازار خدمات جانبی را شامل می شود. در IBP کلاسیک، مشتریان شرکت کننده وجوه مشارکت را معمولا به عنوان یک اعتبار در صورتحساب یا نرخ تخفیف به واسطه مشارکتشان در برنامه ها، دریافت می کنند. در برنامه های بازار محور، به شرکت کنندگان به واسطه عملکردشان براساس مقدار کاهش بار طی شرایط بحرانی، پول پرداخت می شود. در برنامه های کنترل مستقیم بار، موسسات مربوطه مشروط بر اینکه از سوی بازار دستوری دریافت نمایند، حق اعمال خاموشی از راه دور را به تجهیزات شرکت کنندگان دارند. تجهیزات معمولی کنترل شده از راه دور، تهویه ها و هیترهای آبی هستند. این نوع از برنامه ها ممکن است بیشتر برای مشتریان مسکونی و مشتریان تجاری کوچک برای برخی حوزه ها، مطلوب باشد
شکل :1-1 طبقه بندی برنامه های پاسخ تقاضا [10] مشابه با برنامه های کنترل مستقیم بار، مشتریان شرکت کننده در برنامه های قطع، وجوه تشویقی یا نرخ تخفیف دریافت می کنند. از این شرکت کنندگان خواسته می شود که بارشان را به مقادیر از قبل تعیین شده ای کاهش دهند .شرکت کنندگانی که پاسخ نمی دهند ممکن است با جریمه هایی که به مدت و شرایط برنامه بستگی دارد، مواجه شوند. برنامه های پیشنهاد تقاضا7 ، برنامه هایی هستند که در آن مصرف کنندگان کاهش بار معینی را در بازار عمده فروشی برق، پیشنهاد می دهند .این پیشنهاد پذیرفته می شود اگرقیمت ارائه شده توسط مصرف کننده کمتر از قیمت بازار باشد. هنگامیکه یک پیشنهاد پذیرفته می شود، مشتری باید بارش را به همان مقدار مشخص شده در پیشنهاد قطع کند یا اینکه با جریمه روبرو شود .از سوی دیگر، در برنامه های DR اضطراری، به مشتریان شرکت کننده به واسطه کاهش بار اندازه گیری شده در طول شرایط اضطراری،مقادیر تشویق بالایی پرداخت می شود.
به علاوه، برنامه های بازار ظرفیت برای مشتریانی که برای تامین کاهش بار از پیش تعیین شده، هنگامیکه پیشامدی در سیستم به وجود می آید، می توانند مشارکت کنند، تدارک دیده شده است. شرکت کنندگان معمولا یک آگهی روز قبل از حوادث، را دریافت می کنند و هنگامیکه به فرمان کاهش بار پاسخ ندهند، جریمه می شوند. برنامه های بازار خدمات جانبی، به مشتریان اجازه پیشنهاد قطع بار در بازار لحظه ای را همانند رزرو غیر چرخشی می دهد . هنگامیکه پیشنهادها پذیرفته شدند، به شرکت کنندگان قیمت بازار لحظه ای برای مشارکت در حالت آماده باش، پرداخت می شود و اگر قطع بار موردنیاز باشد قیمت انرژی بازار لحظه ای به آنها پرداخت می شود.
-3مزایا و هزینه های DR
این بخش مزایای موردانتظار از برنامه های DR و هزینه های مربوطه را بحث خواهد کرد .شکل2-1 مزایای مربوط به DR را خلاصه وار نشان می دهد. این مزایا در 4 دسته عمده قرار می گیرند: مزایای شرکت کننده ، سراسر بازار ، قابلیت اطمینان و کارایی بازار. مشتریان شرکت کننده در برنامه های DR می توانند منتظر صرفه جویی در صورت حساب های برقشان باشند، اگر آنها مصرف برق خود را طی پریودهای پیک کاهش دهند. در حقیقت، بعضی از شرکت کنندگان ممکن است صرفه جویی را حتی اگر الگوی مصرف شان را تغییر ندهند، تجربه کنند. اگر مصرف نرمال آنها طی پریودهای پیک با قیمت بالا، کمتر از متوسط طبقه آنها باشد،
می توانند در این کار موفق شوند. بعضی مشتریان ممکن است قادر به افزایش مصرف کل انرژی شان با بهره برداری هر چه بیشتر تجهیزات در پریودهای غیرپیک، بدون مجبور شدن جهت پرداخت پول بیشتر باشند. به علاوه، شرکت کنندگان در IBP کلاسیک مستحق دریافت پرداخت های تشویقی برای مشارکتشان هستند در حالیکه شرکت کنندگان در IBP بازار محور وجوه را براساس عملکردشان دریافت خواهند کرد.
