بخشی از مقاله
چکیده
پاسخگویی بار، مجموعه اقداماتی هستند که برای تغییر الگوی مصرف برق به منظور بهبود قابلیت اطمینان شبکه و جلوگیری از جهش قیمتها، خصوصاً در ساعات پیک بار شبکه اجرا میشوند. گستردگی اجرای برنامههای پاسخگویی بار بسیار بالا است بطوریکه مشترکین، تولیدکنندگان، بازارهای عمده فروشی، بازارهای خرده فروشی، اپراتور مستقل سیستم و دیگر بازیگران عرصه بازار برق را تحت تاثیر قرار میدهد. ضروری است که برنامههای پاسخگویی بار به دقت مورد ارزیابی واقع شوند. در این مقاله، یک سیستم جامع برای ارزیابی و شاخصهای اصلی برای قضاوت پیرامون نحوه اجرای برنامههای پاسخگویی بار ارائه میشود.
با ارزیابی دقیق میتوان اصلاحات مورد نیاز را اعمال کرد و برنامه ها را ارتقا داد. ارزیابی یکی از مهم ترین ارکان موفقیت هر سیستم است. تدوین سیستم جامع برای ارزیابی، نقش مهمی در پیشبرد اهداف برنامههای پاسخگویی بار دارد. همچنین، تخمین تاثیر، زوایای پنهان برنامه را روشن میکند، باعث ارزیابی دقیق برنامه، قبل از اجرای آن میشود، برنامهریزی برای آینده تبیین میشود و راهکارهای اجرای هر چه بهتر برنامههای پاسخگویی بار مشخص میشود.
-1 مقدمه
پاسخگویی بار به تغییر مصرف برق مشتریان استفاده کننده نهایی از الگوی مصرف متداولشان اطلاق میگردد که این تغییر مصرف در پاسخ به تغییرات قیمت در طول زمان، یا پرداخت های تشویقی در نظر گرفته شده، میباشد. پرداختهای تشویق برای تمایل به مصرف کمتر برق در زمانهای قیمتهای بالای بازار یا زمانی که قابلیت اطمینان سیستم در معرض خطر میباشد طراحی شدهاند. پرداختهای تشویقی با قیمت معمولی که برای برق پرداخت میشود ارتباطی ندارد و ممکن است شامل پرداختهایی برای کاهش بار، جریمههایی برای کاهش ندادن بار یا هر دو شود.
ارزیابی روش یا ابزار یا وسیلهای است که اهداف، نقشهی کار، اصطلاحات لازم برای اجرا، سیستمهای نظارت و پیگیری و اشراف بر میزان موفقیت یا شکست در رسیدن به نتایج مورد نظر را توضیح میدهد. ارزیابی حاوی جمع میان اندازهگیری عینی و اندازهگیری شخصی به اضافهی معنای تصحیح و پیشرفت رو به آینده است. ارزیابی روندی فراگیر که دربردارندهی اصلاح و پیشرفت رو به آینده است. ارزیابی صحیح به حفظ هدفمندی برنامه در حین اجرا کمک شایانی میکند.
اهداف مقاله در راستای ارائه روشهای ارزیابی در برنامههای پاسخگویی بار، بهبود وضعیت عملکرد بازار عمده فروشان و بهبود وضعیت عملکرد بازار خرده فروشان است. مخاطبان خاص این پژوهش دانشگاهیان، بهرهبرداران در سیستم قدرت، تنظیم کنندگان بازار، افراد شاغل در بازار برق هستند. ساختار مقاله به شرح ذیل است: در قسمت بعدی ابتدا تحقیقات انجام شده در زمینه پاسخگویی بار مرور میشوند. سپس، نقش ارزیابی در پاسخگویی بار، روش ارزیابی در پاسخگویی بار و تخمین تاثیر به طور دقیق واکاوی میشوند. در بخش پایانی، مطالب ذکر شده جمعبندی و نتایج لازم بیان میشوند.
-2 پیشینه تحقیق
در [1]، انواع برنامه های پاسخگویی بار که در بازارهای بزرگ دنیا اجرا می شوند نام برده شده و تعریف آنها به تفصیل بیان شده است. همچنین کاربردهای آنان و مدل ریاضی انها استخراج شده است. در [1]، برنامه های پاسخگویی بار به دو طبقه ی اصلی و نه دسته فرعی به شرح ذیل تقسیم شده اند.
الف - برنامه های تشویقی Incentive - Based Programs
ب - برنامه های تعرفه ی زمانی Timed - Based Rate Programs
برنامه های تشویقی خود به 6 دسته تقسیم می شوند
الف - - 1 کنترل مستقیم بار - - DLC Direct Load Control
الف - - 2 قطع کاهش بار - I/C - Interruptible /Curtailable Service
الف - - 3 فروش مقدار دیماند - DB - Demand Bidding / Buyback
الف - 4- پاسخگو یی بار اضطراری - Emergency Demand Response Program - EDRP
الف - - 5 برنامه های بازار ظرفیت - CAP - Capacity Market programs
الف - - 6 برنامه های خدمات جانبی - A/S - Ancillary Service Market programs
برنامه های تعرفه زمانی به سه دسته تقسیم می شوند :
ب - 1- برنامه های قیمت گذاری زمان استفاده - TOU - Time - Of - Use
ب - - 2 برنامه های قیمت گذاری زمان واقعی - RTP - Real - Time -Pricing
ب - 3- برنامه های قیمت گذاری زمان پیک بحرانی - CPP - Critical Peak Pricing
در [2]، برنامه پاسخگویی بار اضطراری بر اساس طرح سرعت کاهش پیک تحت بار، برای بهبود پایداری ولتاژ در کوتاه مدت ذکر شده است. دینامیک بار، به خصوص در موتورهای القایی، نیروی محرکهای برای ایجاد مشکلات پایداری ولتاژ در کوتاه مدت است. در [2]، سرعت چرخش معادل موتور به صورت آنلاین شناسایی میشود و مدت زمان ریکاوری در کنار تحقق بخشیدن به پاسخگویی بار اضطراری - EDRP - بر اساس سرعت کاهش پیک تحت بار برای بهبود پایداری ولتاژ در کوتاه مدت تخمین زده میشود. طرح پیشنهادی متشکل از یک برنامه پاسخگویی بار اضطراری و انتظام دو مرحلهای است. در برنامه EDRP بار قرارداد شده به عنوان یک منبع سریع پاسخ به جای دفاع نهایی استفاده میشود.
زمان تخمین ریکاوری به عنوان سیگنال تحریک برای برنامه EDRP استفاده میشود. در انتظام دو مرحلهای، مقدار کاهش بار در هر باس با توجه به ضریب اختصاص یافته در زمان تخمین ریکاوری تعیین می-شود. مطالعات موردی در سیستم قدرت عملی، در شبکه برق در جنوب چین، عملکرد طرح پیشنهادی سرعت کاهش پیک تحت بار تحت سناریوهای تراکم مختلف را تایید کرد. استفاده از منابع EDRP و توزیع تطبیقی از مقدار کاهش بار در انتظام دو مرحلهای بازیابی سریعتر ولتاژ را تضمین میکند. بنابراین سرعت کاهش پیک تحت بار، رویکردی جدید و موثرتر در مقایسه با کاهش پیک بار تحت ولتاژ، برای بهبود پایداری ولتاژ در کوتاه مدت ارائه میدهد.
در [3] ذکر شده است که سیستم مدیریت انرژی خانه بخش مهمی از شبکه هوشمند را برای مشارکت مستقل مشتریان مسکونی در اجرای برنامههای پاسخگویی بار قادر میسازد. این تحقیق نتیجه یک معماری سیستم و الگوریتم کنترل جدید را برای استفاده از باتری ذخیرهساز و مدیریت دمای لوازم حرارتی ارائه میدهد. الگوریتم پیشنهادی، در ابتدا اطلاعات قیمت را از شرکت دریافت میکند و برق را در ساعات غیر اوج خریداری میکند. از باتری و همچنین مدیریت دمای لوازم حرارتی در طول ساعات اوج بهره میبرد. الگوریتم پیشنهادی اطمینان میدهد که مصرف برق لوازم الکتریکی همیشه کمتر از سطح معین است. خانهی پیشنهادی توسط سیستم باتری و سیستمهای فتوولتائیک به منظور افزایش شاخص سبز با استفاده از منابع جایگزین انرژی پشتیبانی میشود.
الگوریتم مقدار توان اخذ شده از باتری را برای نگه داشتن در طول روز محدود میکند. نتایج شبیهسازی نشان میدهد که سیستم پیشنهادی قادر به کاهش قیمت برق تا 20 در روز، بدون کاهش رفاه مصرف کننده است. در [4]، پخش بار اقتصادی و تصادفی روز آینده باد در سیستم قدرت یکپارچه با توجه به پاسخگویی بار در سیستم انرژی ترکیبی مسکونی ذکر شده است. در [4] یک مدل بهینهسازی بهرهبرداری از سیستم انرژی هیبریدی مسکونی بر اساس پاسخگویی قیمت، یکپارچهسازی Micro CHP1 و لوازم خانگی هوشمند پیشنهاد میشود.
علاوه بر این، یک روش تجمیع بار جدید به منظور متمرکز کردن قابلیت پاسخگویی بار مسکونی پراکنده اتخاذ شد. در سطح شبکه برق، مدل پخش بار اقتصادی تصادفی روز آینده با توجه به پاسخگویی بار و انرژی باد ساخته شده است. علاوه بر این، شبیهسازی به ترتیب بر روی سیستم 6 باس اصلاح شده و سیستم 118 باس IEEE انجام شده است. نتایج نشان میدهد در سیستم 6 باس با روش ارائه شده انقطاع انرژی باد 78 کاهش مییابد. در این بین، هزینههای انرژی مصرف کنندگان مسکونی و هزینههای بهرهبرداری از سیستم قدرت به ترتیب 10.7 و 11.7 در سیستم 118 باس کاهش مییابد.
در [5]، یک سیستم هوشمند مدیریت انرژی مسکونی - IREMS - 2 برای ساختمان های هوشمند ارائه شده است و منافع آن به طریق مطالعه موردی نشان داده شده است. هدف اصلی از IREMS کاهش صورت حساب برق است در حالی که توان مورد تقاضا کمتر از حداکثر تقاضا در محدودیتهای مختلف اعمال شده در بهرهبرداری بارهای خانگی و منابع انرژی تجدیدپذیر - RER - 3 باشد. IREMS از طریق برنامهریزی بارهای برنامهپذیر در طول فواصل قیمت پایین با توجه به دینامیک بهرهبرداری بارهای غیر برنامهپذیر و در دسترس بودن RER به اهداف خود رسید. IREMS همچنین مدیریت باتری ذخیرهساز انرژی را به منظور کاهش توان تلف شده از طریق بار انجام میدهد.
این اقدام در زمانهای توان بیش از حد در دسترس RER با توجه به محدودیت تزریق توان تعریف شده به شبکه انجام میشود. علاوه بر این، الگوریتم تعیین اندازه بهینه منابع برای انتخاب RER و باتری ذخیره ساز برای بهرهبرداری موثر از انرژیهای تجدیدپذیر در دسترس استفاده شده است. در [6]، مدیریت بهینه ریزشبکه4 با پاسخگویی بار و ذخیرهساز انرژی در بازار انرژی کلمبیا ذکر شده است. ریزشبکه - MG - قادر به تامین تمام یا قسمتی از توان مورد نیاز کاربران متصل به شبکه است.
ریزشبکه از پنلهای خورشیدی، دستگاههای ذخیرهسازی انرژی، دیزل ژنراتور، میکروتوربین و سایر فناوریهای توزیع تولید موجود برای اتصال به ولتاژ پایینتر تشکیل شده است. در [6]، یک مدل MG برای به حداقل رساندن هزینه بهرهبرداری در طول یک دوره 24 ساعته ارائه شده است. تصمیمات در مورد MG توسط یک بازیکن قدرت مجازی -که منابع در دسترس مانند پنلهای خورشیدی، دستگاههای ذخیرهسازی انرژی و پاسخگویی بار را مدیریت میکند- گرفته میشود. مدل ریاضی یک مسئله برنامهریزی خطی است که با استفاده از یک نرم افزار تجاری حل شده است. نتایج نشان میدهد که مدیریت کافی منابع موجود منجر به بهرهبرداری اقتصادی MG و اصلاح رفتار بار میشود.
در [7]، یک چارچوب تصادفی برای تجمیع کننده5 پاسخگویی بار، برای تهیه DR از مشتریان و فروش آن به خریداران در بازار عمده فروشی برق را پیشنهاد میکند. تجمیع کننده قرارداد DR ثابت با مشتریان را بر اساس سه استراتژی مختلف کاهش بار تنظیم میکند. در مسئله ارائه شده عدم قطعیت از قیمت بازار در نظر گرفته شده و ریسک مشارکت تجمیع کننده در مسئله بهینهسازی تصادفی، با ارزش شرایط در ریسک مدیریت میشود. امکان سنجی این مسئله در بازار برق آلبرتا مورد مطالعه قرار گرفت.
در [8]، کاهش تراکم تصادفی با مصالحه بین منابع پاسخگویی بار و پیک سایی ذکر شده است. در محیط شبکه هوشمند، منابع پاسخگویی بار - DRR - 6 به عنوان یکی از منابع سیستم قدرت میتواند به طور موثر مشارکت کند و عملکرد سیستمهای الکتریکی را بهبود بخشد. مدیریت تراکم یکی از چالشهای فنی است که DRRs میتواند در آن نقش مهمی بازی کند. پیش از این، مدیریت تراکم بدون در نظر گرفتن عدم قطعیت سیستم قدرت اعمال میشد. بنابراین، مدیریت تراکم تصادفی با استفاده از یک مصالحه بین DRRs و پیکسایی ارائه شده است به طوری که خروج خطوط انتقال و واحد تولید مد نظر قرار گرفته است. به منظور بررسی چارچوب پیشنهادی، دو نوع از روشهای شبیهسازی مونت کارلو، با نام - 1 عادی و - 2 شبکه رتبه-1، مورد استفاده و مقایسه شده است.
