بخشی از مقاله
خلاصه
هدف این مقاله ارائه روشی برای افزایش انعطاف پذیری ریزشبکه جزیره ای شده بوسیله ی بقا می باشد. بقا به معنی مینیمم کردن میزان قطع بار ریزشبکه جزیره ای شده در اثر یک حادثه می باشد. ریزشبکه دارای بارهای بحرانی، غیر بحرانی و قابل تنظیم می باشد. منابع تولید توان ریزشبکه شامل مزرعه بادی، مزرعه خورشیدی و واحد دیزل ژنراتور - DG - می باشد. هر دو مزرعه به سیستم ذخیره ساز انرژی متصل می باشند. پاسخگویی تقاضا از طریق بارهای قابل تنظیم و یک ناوگان از PHEV ها انجام شده است. دو سناریو در این مقاله مدلسازی شده است. در سناریوی اول، DG در باس 1 قرار دارد و در سناریو دوم جایابی واحد DG برای پیدا کردن بهینه ترین باس برای تامین بارها انجام شده است. برای شبیه سازی ریزشبکه از سیستم CIGRE اصلاح شده استفاده شده است.
کلمات کلیدی: ریزشبکه، سیستم مدیریت انرژی، انعطاف پذیری، بارزدایی، پاسخگویی تقاضا
.1 مقدمه
انعطاف پذیری نشان دهنده ی توانایی مقاومت سیستم قدرت در برابر حوادثی شدید، با احتمال کم و با حداقل وقفه در تامین برق می باشد در حالیکه امکان بازیابی و بازگشت سریع به عملکرد نرمال وجود دارد .[1] این حوادث معمولا شامل سیل، زلزله، برف، طوفان ،حملات سایبری، گردباد و ... می باشد .[2]طبق تحقیقاتی که توسط موسسه تحقیقاتی توان الکتریکی - EPRI - انجام شده است، سه عامل پیشگیری، بازیابی و بقا، انعطاف پذیری سیستم قدرت را افزایش می دهند .[2] پیشگیری و بازیابی نیازمند تغییرات در ساختار و عملکرد می باشد اما بقا توانایی سازگاری با چارچوب کار موجود را دارد.بقا در این مقاله به مفهوم حداقل رساندن میزان بار قطع شده برای ریزشبکه جزیره شده بعد از یک حادثه شدید می باشد.
ریز شبکه ها می توانند بخوبی مفهوم بقای شبکه برق را بوسیله ی عملکرد در حالت جزیره ای در طول یک اختلال بزرگ بیان کنند. اما تامین همه ی بارها با توجه به زمان بازیابی و میزان توان تولیدی منابع پراکنده در ریزشبکه، امکان پذیرنمی باشد. علاوه بر این، همه ی بارها به یک اندازه مهم نمی باشند و به همین منظور به بارهای بحرانی و غیر بحرانی دسته بندی شوند.هدف این کار افزایش انعطاف پذیری براساس سیستم مدیریت انرژی برای عملکرد ریزشبکه در حالت جزیره ای می باشد. براین اساس در مدت زمان جزیره ای تلاش می شود که حداقل بار ممکن قطع شود. به همین منظور این مشکل بعنوان برنامه ریزی غیرخطی - NLP - مدلسازی شده است. در ادامه به مرور مقالات مرتبط با این موضوع می پردازیم.
در [3] بوسیله ی قابلیت بقا روشی برای افزایش انعطاف پذیری ریزشبکه بیان می شود. ریزشبکه در اثر یک حادثه جزیره ای شده است. در طول عملیات جزیره ای بارهای ریزشبکه به دو دسته بحرانی و غیربحرانی تقسیم بندی می شوند. هدف مقاله به حداقل رساندن قطع بارهای بحرانی و به حداکثر رساندن تامین بارهای غیر بحرانی با توجه به محدودیت های اعمال شده می باشد. ریزشبکه شامل مزرعه بادی، مزرعه خورشیدی و سیستم ذخیره ساز انرژی می باشد. پاسخگویی تقاضا بوسیله ی بارهای قابل تنظیم و PHEV ها انجام شده است.در مرجع [1] به انعطاف پذیری سیستم قدرت در برابر حوادثی مانند تغییرات شدید آب و هوایی و بلاهای طبیعی با فرکانس پایین و با تاثیرگزاری بالا اشاره میکند .
با استفاده از ریزشبکه ها و تامین توان بارها بصورت محلی می توان تاثیر این حوادث را کاهش داد؛ حتی در زمانیکه ارتباط با شبکه اصلی قطع شده باشد. برای حل این مساله یک برنامه ریزی انعطاف پذیر-جهت دار با در نظر گرفتن عدم قطعیت در بار، منابع تجدیدپذیر و مدت زمان وقفه برای ریزشبکه مطرح شده است. به همین منظور عملکرد ریزشبکه به دو قسمت نرمال و انعطاف پذیر تقسیم بندی می شود. هدف این مقاله در نظر گرفتن برنامه ریزی تولید واحدها، ذخیره ساز ها و بارهای قابل تنظیم برای بهبود انعطاف پذیری ریزشبکه و کاهش قطع بار می باشد.معمولا شبکه های توزیع برای مقابله با حوادث احتمالی مانند قطع شدن یک فیدر یا از دست دادن یک پست طراحی شده اند. توانایی تامین برق برای مشتریان در چنین حالتی را انعطاف پذیری می نامند.
در میکروگریدها بر خلاف شبکه های توزیع، مسیرها و منابع محدودی برای تامین توان بارها وجود دارد که هر یک از حوادث احتمالی بیان شده می توانند باعث از دست دادن بار ریزشبکه شود. به همین دلیل برای افزایش انعطاف پذیری میکروگرید باید از روش های خاصی استفاده کرد [6-4]در [7]، بازسازی سیستم توزیع با تغییر ساختار مکانی شبکه توزیع و با در نظر گرفتن محدودیت های عملیاتی و الکتریکی انجام شده است. دراین مقاله نشان داده شده است که میکروگریدهایی که در سیستم توزیع قرار دارند باعث بهبود قابلیت بازسازی سیستم های توزیع می شوند. این استراتژی بازسازی براساس الگوریتم های جستجو درخت پوشا نشان داده شده است.
نویسندگان در [8]، ارتقاء قابلیت انعطاف پذیری ریزشبکه را در حالت جزیره ای بررسی کرده اند. این مقاله ویژگی های ابتکاری را برای عملکرد آنلاین ارائه می دهد که می توانند ذخیره سازی ریزشبکه را با توجه به ادغام پاسخگویی تقاضا و وسایل الکتریکی مدیریت کند.در [9]، تاثیر برنامه پاسخگوی تقاضا در برنامه ریزی تولید روزانه ریزشبکه، جلوگیری از قطع بار، کاهش هزینه ها و افزایش قابلیت اطمینان ریزشبکه برای تولید بیشتر در حالت جزیره ای مورد بررسی قرار گرفته است.ساختار این مقاله به این صورت است که: در بخش دوم به مدلسازی سیستم پرداخته شده است و به ترتیت مدلسازی بار، تولیدات پراکنده و پاسخگویی تقاضا بیان شده است. در بخش سوم فرمول بندی مساله نشان داده شده است. در بخش چهارم و پنجم به ترتیت نتایج و بحثها و نتیجه گیری بیان شده است.
2. مدلسازی سیستم
برای ریزشبکه از سیستم اصلاح شده CIRGE استفاده شده است .[10] این سیستم دارای 13 باس شامل یک مزرعه بادی در باس 2، یک مزرعه خورشیدی در باس 7 و یک واحد دیزل ژنراتور در باس 1 می باشد. واحد DG از چند دیزل ژنراتور تشکیل شده است. هر مزرعه دارای یک سیستم ذخیره ساز انرژی می باشد. یک ناوگان از PHEV ها، شامل 25 PHEV ، امکان اتصال به ریزشبکه در ساعاتی از روز را دارند.
.1-2مدلسازی بار
در تمام باس های سیستم CIRGE اصلاح شده، بارهای بحرانی و غیربحرانی قرار گرفته اند - به عنوان مثال، بیمارستان یک بار بحرانی و سوپرمارکت یک بار غیر بحرانی می باشد - . تامین بارهای بحرانی اولویت بالاتری نسبت به بارهای غیر بحرانی دارند. شصت درصد از بارهای ریزشبکه در هر باس را بارهای بحرانی و چهل درصد دیگر را بارهای غیر بحرانی تشکیل میدهند. فرض میکنیم باسهای ریزشبکه به دو گروه تقسیم بندی شوند. گروه اول شامل باسهای زوج و گروه دوم شامل باسهای فرد میباشد. جدول - - 1 ضرایب اولویت بارهای بحرانی و غیر بحرانی برای بارهای ریزشبکه را نشان می دهد. در جدول - 2 - میزان بارهای الکتریکی ریزشبکه در 24 ساعت نشان داده شده است.
