بخشی از مقاله
چکیده
دراین مقاله، جایابی ایستگاه های شارژ خودروهای الکتریکی و تاثیر آن در بهبود پروفیل بار ریزشبکه با استفاده از نرمافزار المان محدود متلب بررسی شده است. برای منظور، بررسی تاثیرات حضور خودروهای الکتریکی برچگونگی تغییر هزینه های بهره برداری و شاخص قابلیت اطمینان سیستم قدرت می باشد. استفاده ازالگوریتم های - PSO - به منظور پخش پروفیل بار ریزشبکه در حضور منابع تولید پراکنده بادی و خورشیدی و ایستگاه های شارژ خودروهای الکتریکی برای بهینه سازی بصورت موثر و هدفدار می باشد. همچنین از تولید توان های بادی و خورشیدی درکنار ایستگاه های شارژ ماشین های برقی PHEV استفاده شده است. در واقعا با استفاده از زیرساختهای شبکه ارتباطات هوشمند و ارائه طرح زمانی، مکانی و اولویتی برای شارژ خودروهای الکتریکی و همچنین با ارائه یک الگوریتم پیشنهادی، با مدیریت جایابی ایستگاه های شارژ خودروهای الکتریکی - اولویتبندی بر اساس طرحهای پیشنهادی - ، از اثرات منفی این بارها، بر قیود فنی شبکه توزیع کاسته میشود. به منظور تجزیه و تحلیل بیشتر، اثر بخشی روش پیشنهادی بر روی سیستم توزیع 69 شینه و برای یک سناریو بررسی شده است.
واژههای کلیدی: جایابی ایستگاه های شارژ،خودروهای الکتریکی، توان واحدهای بادی و خورشیدی، ریزشبکه
-1 مقدمه
امروزه بهره برداران سیستم قدرت با مسائلی از قبیل تغییرات قابل توجه بار، رشد سریع تقاضا و گسترش جغرافیایی مشتریان روبرو می باشند. از سویی به علت سیاست های زیست محیطی ، سرمایه گذاران تمایل چندانی به احداث نیروگاههای سوخت فسیلی نداشته و چالش جدیدی در بکارگیری منابع تولید توان برای بهره بردار سیستم قدرت بوجود آمده است. در حال حاضر با توسعه تکنولوژی های انرژی ، افزایش توجه به مسائل محیطی و علاقه برای بهبود قابلیت اطمینان شبکه الکتریکی، امکان و انگیزه لازم برای تغییر شبکههای توزیع از حالت غیر فعال به فعال و رغبت در تولید انرژیهای تجدید پذیر در سطح سیستم توزیع فراهم شده است.
از سویی دیگر اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه های توزیع کنونی، نیازهای فنی و اقتصادی سرمایهگذاران را برآورده نکرده و در حالی که انتظار میرفت با افزایش ضریب نفوذ منابع تولید پراکنده کیفیت برق بهبود یابد، به خاطر نوسانات توان ناشی از تفاوت ولتاژ و فرکانس منابع انرژی تجدیدپذیر مختلف، نتایج عکس حاصل گردیده است. از این رو راه حل مناسب، ساخت شبکههای کوچک مستقل از شبکه اصلی یا ریز شبکه میباشد. مفهوم ریز شبکه «2MG» به مجموعه ای از بارها، منابع تولید و ذخیره انرژی گفته می شود که به صورت یک بار قابل کنترل یا ژنراتور عمل کرده و می توانند توان و حرارت را برای یک ناحیه محلی فراهم نماید.
این مفهوم الگوی جدیدی را برای بهره برداری تولیدات پراکنده در سطح شبکه توزیع ارائه نموده و امکان کنترل محلی و سازماندهی خودکار بهره برداری تولید پراکنده را از جهت تامین قابلیت اطمینان سیستم و نیازمندی های کیفیت توان دارا می باشد. وضعیت های بهره برداری ریز شبکه، بسته به سطح تبادلات بین یک ریز شبکه و شبکه اصلی می تواند به صورت مستقل یا متصل به شبکه طبقه بندی گردد.در این قسمت معرفی برخی از تحقیقات که به نحوهی با موضوع مقاله درارتباط هستند پرداختهشده است. - دووال و کینپنیگ - 2007 مکان و تعداد ماشین ها در هر ایستگاه و مکان نصب منابع انرژی های نو به همراه تلفات و پروفایل ولتاژ شبکه می باشد.
- لوپز و همکاران - 2011 نیز تأثیر مجموعهای از خودروهای الکتریکی در سیستمهای قدرت مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به نتایج مؤلفان، چارچوب پیشنهادی دارای دو بخش اصلی، بهرهبرداری فنی شبکه و محیط بازار برق میباشد. - رئو و همکاران - 2009 تأثیر خودروهای الکتریکی در سیستمهای قدرت را از جنبههای مختلف مورد ارزیابی قرار داده است. بسته به موقعیت سیستم شارژ خودروها، کنترل شارژ خودروها میتواند به دو بخش شارژ خانگی و شارژ در جایگاههای عمومی تقسیم شود. در یک جایگاه عمومی ممکن است هزاران خودرو جهت شارژ وجود داشته باشند که باید شارژ این خودروها بهدقت مدیریت شود.
بهعنوان نمونه زمانی که مردم اول صبح سر کار میرسند، میخواهند خودرو خود را شارژ نمایند که بایستی شارژ آنها طبق برنامه مدیریت شود. در غیر اینصورت شبکه با اضافه بار مواجه میشود و باعث قطعی شبکه خواهد شد. - هادلی - 2006 نشان دهنده پروفیل باس های مختلف در یک بازه ساعتی متفاوت مثلا 29 ساعته با قابلیت شارژ و دشارژ ماشین ها در پیک می باشد. اماحضور ایستگاه شارژ تاحدودی این ولتاژ راکاهش داده است اما با به کارگرفتن قابلیت و شارژ توان به شبکه این پروفایل ولتاژ بهبود داشته است. - سو و چو - 2011 تابعی هدفی با هدف حداکثرسازی مقدار متوسط وضعیت شارژ SOC برای کل خودروها در بازه زمانی بعدی تعریف نموده است.
با توجه به نتایج این مقاله، اهداف این تابع پیشنهادی، اطمینان از برخی ویژگیهای توزیع SOC در هر بازه زمانی میباشد. این مسئله باعث میشود که هر خودرو در زمان ترک جایگاه، دارای حداقل سطحی از انرژی در باتری خود باشد. در این مقاله از یک الگوریتم محاسباتی هوشمند برای اختصاص توان بهینه استفاده شده است. - شائو و همکاران - 2009 از یک روش هوشمند برای شارژ خودروهای الکتریکی استفاده شده است. در این مقاله با استفاده از دو روش کنترل بار محلی و خارجی، شارژ خودروهای الکتریکی کنترلشده است. در روش کنترل شارژ محلی، روند شارژ هر خودرو بهصورت مستقل کنترل میشود؛ زمان شارژ از لحظه اتصال خودرو به شبکه آغاز میشود و فرض میشود که زمان خروج خودرو مشخص باشد و یا با استفاده از اطلاعاتی نظیر سابقه خودرو و یا اظهارات مالک، مشخص شده باشد .
در این حالت، زمان و نرخ شارژ با استفاده از بار پایه خانگی محلی، پیشبینی میشود. لذا بهینهسازی بر اساس بار محلی - خانگی - انجام میشود و تأثیر بارهای غیرمحلی در نظر گرفته نخواهد شد و ممکن است که بارهای پیک محلی موجود بزرگتر شده و یا مقدار جدیدی برای آنها به وجود آید. در این روش هدف، تعیین پروفیل بار بهینه محلی میباشد که بر اساس بار محلی پایه و بار ثابت شارژ، مشخص میشود. اما روش دوم، روش کنترل انرژی بر اساس بار خارجی میباشد که در این روش، روند شارژ در یک محدوده وسیعتری از بارهای خانگی بوده و خودروها در مقیاس 200-100 خانه کنترل میشوند.
مشابه حالت قبل، در این روش، برنامهریزی بر اساس اطلاعات بار خارجی انجام خواهد شد. لذا روند شارژ با توجه به بار خارجی و بدون در نظر گرفتن تأثیرات محلی انجام خواهد شد و ممکن است که بارهای پیک محلی موجود بزرگتر شده و یا مقدار جدیدی برای آنها به وجود آید. هدف این بهینهسازیها، مسطح نمودن بار و کاهش بار پیک میباشد. در این مقاله از برنامهریزی درجه دوم برای بهینهسازی استفاده شده است. - یو - 2008روش شارژی ارائه شده است که در آن شارژ خودرو در خانه و در ساعات کمباری از 9 شب تا 11 صبح انجام میشود. اختلاف کمی بین شارژ منظم و نامنظم برای طرحهای شارژ دیده شده است.
در اینجا شارژ نامنظم بهصورت شارژی تعریفشده است که در آن مقدار کمی از اطلاعات یا هیچ اطلاعاتی در رابطه با قیمت برق در دسترس نمیباشد. شارژ منظم شارژی است که بر اساس برخی از اطلاعات، صاحبان خودروهای الکتریکی را ترغیب میکند که در ساعات مشخصی از روز، خودرو خود را شارژ کنند. - آکا و همکاران - 2010 مدل پخش بار بهینه با حضور تعدادی خودروی الکتریکی بهمنظور حداقل نمودن توان تلفاتی ارائه شده است. این مقاله دو اشتراک اصلی برای مدلسازی خودروی الکتریکی و V2G ارائه میکند. ابتدا یک مجموعه از معادلات، گرههایی بیانگر وجود خودروی الکتریکی با فناوری V2G میباشند. این معادلات با توجه به تأثیری که خودروی الکتریکی بر بار کل هر گره دارد، در هر گره بدست میآیند.
همچنین تأثیر خودروی الکتریکی به چند دسته تقسیم میشود. V2G، G2V ، V2H هر یک از این سه شکل باید در هر لحظه در نظر گرفته شوند. ارتباط بین تأثیر V2G بر روی شبکه و تأثیر تولید پراکنده در شبکه نیز مشخص شده است. در این مقاله نتیجهگیری شده است که V2G تأثیر بهسزائی بر روی شبکههای توزیع دارد که میتواند انرژی تلفاتی را برای شینهایی که دور از شین مرجع قرار دارند، کاهش دهد. همچنین میتوان با توسعه این مدل، هزینه و استفاده از دیگر انرژیها را وارد مدل نمود. یکی دیگر از قابلیتهای این مدل آن است که میتوان روش V2G را با DG و روشهای ذخیرهسازی پراکنده مقایسه نمود.
