مقاله سیستم های DRMSو DRACS و ارتباطات مفهومی بین آن ها در پاسخگویی بار

بخشی از مقاله

چکیده

اجرای برنامه پاسخگویی بار برای مشترکین صنعتی سابقهای دیرینه دارد و موضوع جدیدی نیست. این برنامهها به مدت 20 ساا اسات کاه در کشورمان در حا اجرا میباشند. بهطور معمو ، برنامههای پاسخگویی بار در کشورمان برای مشترکین صنعتی و تجاری بزرگ مورد استفاده قارار میگیرد. مشترکین صنعتی با اینکه کمتر از %1 مشترکین کشور را تشکیل می دهند ولی %33 از اوج بار کشور را ایجاد میکنند با نصب تجهیزات کنترلی و اندازهگیری محدود برای این مشترکین میتوان به میزان مطلوبی بار را کاهش داد. با این وجود در سا های اخیار رشاد باار و افازایش تقاضای انرژیمخصوصاً در بخش خانگی و تجاری باعث جابهجایی ساعات اوج بار و تغییر شکل منحنی بار شبکه شده است.

در حا حاضر مشترکین خانگی و تجاری در حدود 40 درصد اوج بار کشورمان را تشکیل میدهند و این میزان با رشد سالیانه همراه است. با توجه به تعداد بسیار زیاد مشترکین مسکونی و تجاری - 93% از کل مشترکین کشور - اجرا و مادیریت برناماههای پاساخگویی باار در ایان حاوزه باه روشهای سنتی گذشته امکانپذیر نمیباشد. و لزوم بهکارگیری سیستمهای کاربردی همچون DRMS و DRACS در این خصوص اجتنابناپذیر است. لذا این پژوهش با توجه به روند رو به گسترش سامانههای اندازهگیری هوشمند در کشور به تشریح سیستمهای DRMS و DRACS و بیان ارتباطات مفهومی بین آنها میپردازد.

-1  مقدمه

بنا بر تعریف ارائهشده از سمت DOE در فوریه « 2006پاسخگویی بار، تغییر در مصرف انرژی الکتریکی توسط مصرفکنندگان از مقدار عادی الگوی مصرفشان در پاسخ به تغییر در قیمت برق در طی زمان و یا هزینههای تشویقی تعیینشده برای کاهش مصرف برق، در ساعاتی که قیمت برق در بازار باال و یا قابلیت اطمینان سیستم درخطر است، میباشد.» هماکنون در ایران تعداد کمی از مصرفکنندگان از قیمت واقعی برق مطلع میباشند، در نتیجه هیچ گونه عامل تشویقی برای مصرف کنندگان جهت شرکت در بازار و تطبیق مصرف خود با سمت تولید، شرایط شبکه و همچنین قیمت برق وجود ندارد. به طور کلی هدف اصلی از پاسخگویی بار، کاهش مصرف برق در ساعات بحرانی میباشد.

ساعات بحرانی ساعاتی هستند که قیمت بازار عمده فروشی بسیار باال و یا سطح ذخیره سیستم، به دلیل وقوع پیشامدهای اتفاقی مانند برون رفتن خطوط انتقال و ژنراتور و یا شرایط آب و هوایی بد، پایین میباشد. دو عاملی که میتواند سبب پذیرش پاسخگویی بار از طرف مصرف کنندگان شود، یکی تغییر قیمت برق در سطح خرده فروشی است که نمایانگر طبیعت متغیر قیمت واقعی برق میباشد و دیگری اجرای برنامههای تشویقی به منظور راضی کردن مشتریان برای کاهش مصرفشان در ساعات بحرانی میباشد.

این هزینههای تشویقی، از قیمت عادی پرداخت شده برای برق متفاوت است. این تشویق میتواند پرداخت مبلغی به مصرف کننده برای کاهش بار، تعیین جریمه برای عدم کاهش بار و یا هر دو باشد. پاسخگویی بار در واقع تغییر در رفتار مصرفی بارها در پاسخ به یک محرک میباشد. در نهایت میتوان اینگونه بیان کرد که، مدیریت سمت مصرف به مجموعه فعالیتها و برنامههایی اطالق میشود که موجب کاهش مصرف میزان مصرف انرژی در مصرف کنندگان شبکه برق میشود این برنامهها با هدف کمک به بهرهبرداری امنتر و اقتصادیتر از سیستم قدرت تعریف میشوند. بهطورکلی تأثیر برنامههای مدیریت مصرف عبارتاند از :

-    صرف جویی انرژی: برنامههایی که باعث کاهش انرژی مصرفی بهطور دائم میشوند.

-    کاهش اوج بار: برنامههایی که باعث کاهش مصرف انرژی در ساعات اوج بار میشوند

-    کاهش هزینه قبض برق: برنامههایی که باعث کاهش هزینه قبض برق مشترکمیشوند.

-2 ضرورت سیسستم های مدیریت پاسخگویی بار - - DRMS

اجرای برنامه پاسخگویی بار برای مشترکین صنعتی سابقهای دیرینه دارد و موضوع جدیدی نیست. این برنامهها به مدت 20 سال است که در کشورمان در حال اجرا میباشند. بهطور معمول، برنامههای پاسخگویی بار در کشورمان برای مشترکین صنعتی و تجاری بزرگ مورد استفاده قرار میگیرد. مشترکین صنعتی با اینکه کمتر از %1 مشترکین کشور را تشکیل می دهند ولی %33 از اوج بار کشور را ایجاد می کنند لذا با نصب تجهیزات کنترلی و اندازهگیری محدود برای این مشترکین میتوان به میزان مطلوبی بار را کاهش داد. با این وجود در سالهای اخیر رشد بار و افزایش تقاضای انرژیمخصوصاً در بخش خانگی و تجاری باعث جابهجایی ساعات اوج بار و تغییر شکل منحنی بار شبکه شده است.

در حال حاضر مشترکین خانگی و تجاری در حدود % 40 اوج بار کشورمان را تشکیل میدهند و این میزان با رشد سالیانه همراه است. با توجه به تعداد بسیار زیاد مشترکین مسکونی و تجاری - 93% از کل مشترکین کشور - اجرا و مدیریت برنامههای پاسخگویی بار در این حوزه به روشهای سنتی گذشته امکانپذیر نمیباشد. و لزوم بهکارگیری سیستمهای کاربردی همچون DRMS و DRACS در این خصوص اجتنابناپذیر است اطالعات، اساسیترین نیاز برای اجرای درست و کامل برنامههای پاسخگویی بار است.

-    سیستمهای مدیریت پاسخگویی بار، حداقل با سیستمهای موجود زیر در ارتباط خواهد بود و نیاز به یکپارچه کردن این سیستمها با سیستم جدید پاسخگویی بار وجود دارد.

-    صورتحساب مشتریان

-    مدیریت خاموشی

-    مدیریت اطالعات اندازهگیری

-    مدیریت ارتباط با مشتریان.

-    مدیریت ولتاژ و توان راکتیو

-4 سطوح عملکردی و ذینفعان سیستم DRMS 

-3 معماری سیستم مدیریت پاسخگویی بار - - DRMS

در طراحی سیستمهای DRMS باید نحوه ارتباط و مشارکت شرکتهای برق، بهرهبرداران سیستمهای انتقال محلی، شرکتهای خدماتی، یکپارچهسازیها و فراهمکنندگان بزرگ بارهای پاسخگو مشخص شود یک سیستم مدیریت پاسخگویی بار باید فعالیتهای متنوعی نظیر موارد بیانشده زیر را دستور کار خود داشته باشد:

-    نامنویسی، بهرهبرداری و طراحی برنامههای پاسخگویی بار.

-    اجرای رویداد پاسخگویی بار نظیر پیشبینی، زمانبندی و پیشنهاد قیمت دادن.

-    ارزیابی نحوه اجرای عملکرد برنامههای پاسخگویی بار شامل اندازهگیری و اعتبارسنجی دادهها بر مبنای روش محاسبه منحنی بار اولیه.

-    محاسبه صورتحساب مشارکتکنندگان در برنامههای پاسخگویی بار.

-    تمام فعالیتهای یک سیستم مدیریت پاسخگویی بار باید در قالب نیازمندیهای اصلی و سناریوهای کاربردی تعریف شود. همچنین نیاز به ایجاد ارتباط و یکپارچگی بین سیستمهای سنتی موجود در شرکتهای برق و عوامل بیرونی مرتبط با برنامهها وجود دارد. در این میان تبادل با توجه به شکل شماره 1 و سطوح عملکردی سیستم DRMS در ادامه به معرفی برخی از ذینفعان آن خواهیم پرداخت:

-    نمایندگان صدور صورتحساب: نماینده صدور صورتحساب، وظیفه محاسبه هزینههای مرتبط با مصرف و یا تولید انرژی الکتریکی یک مشترک را بر عهده دارد. این هزینهها بسته به نوع مشتریان و سطوح خدمات متفاوت میباشد.

-    مشتری: مصرفکنندگانی که بهعنوان مشتریان شرکتهای برق محسوب میشوند. البته به کسانی که بیش از مصرف خود برق تولید میکنند نیز مشتری اطالق میشود.

-    فراهمکنندگان پاسخگوی بار: یکنهاد که وظیفهی برآورده کردن کاهش بار در بین مشتریان تحت پوشش خود را بر عهده دارد. نحوه دادوستد با فراهمکنندگان پاسخگوی بار بر طبق قوانین و سیاستهای مصوب شده است.

-    بهرهبرداران شبکه: افرادی که وظیفهی مدیریت، کنترل و بهرهبرداری از شبکه را بر عهدهدارند.

-    نماینده اندازهگیری: بهطورمعمول یک کنتور هوشمند است که وظیفه اندازهگیری و ثبت اطالعات کاهش بار را در زمان اجرای برنامه پاسخگویی بار بر عهده دارد.

-    تنظیمکننده: کمیسیون دولتی که برنامههای پاسخگویی بار را تصویب میکند.

-    نماینده برنامهریز: بهرهبردار مستقل شبکه است که یک تخمین از میزان بار شبکه و میزان انرژی الکتریکی موردنیاز ارائه میدهد.

-    نماینده حسابرسی: خدمات حسابرسی الزم بهمنظور محاسبه قبوض برق مشتریان و فراهمکنندگان خدمات انرژی را ارائه میدهد. شرکتهای خدماتی یکپارچه ساز نمونهای از این سیستم حسابرسی است.

-    مولدهای مقیاس کوچک: برخی از مشتریان دارای منابع انرژی پراکنده در محل خود هستند که عالوه بر قابلیت تأمین انرژی آنها، توانایی تولید برق مازاد خود به شبکه را نیز دارند. توزیع نیروی برق وجود داشته است اما سیستم جدید DRMS نیاز به سیستمهای ارتباطی پیشرفتهای همچون AMI خواهد داشت که خوشبختانه با اجرای پروژههای اقتصاد مقاومتی در سال 95 در کشور و نصب 400000 کنتور هوشمند در کشور این سامانهها در حال گسترش میباشد.

سیستم DRMS باید سازوکار و استانداردهای مشخصی برای برقراری ارتباط با مصرفکنندگان و سایر منابع مرتبط با خود، چه از طریق سیستم AMI و چه از طریق سیستم سنتی شرکت برق داشته باشد. بهمحض شروع شدن یک رویداد پاسخگویی بار، سیستم DRMS وضعیت شبکه را بهطور بهنگام پایش میکند تا در صورت مشاهده هرگونه تغییرات و یا نیاز به تنظیمات مجدد در برنامه پاسخگویی بار ، دستورات الزم را صادر نماید. اگر در حین اجرای برنامههای پاسخگویی بار، نیاز به ایجاد یک سری تغییرات جدید شد، سیستم DRMSمجدداً فرایند تولید سناریو را آغاز میکند تا فعالیتهای تنظیمی مناسب برای کنترل و مدیریت شبکه اتخاذ شود.

-5 نحوه کارکرد سیستم DRMS

سیستم DRMS، سیگنال یک رویداد پاسخگویی بار را از بهرهبرداری مستقل شبکه و یا بهرهبرداری محلی سیستم انتقال دریافت میکند و یا ممکن سیستم DRMS بهطور مستقل تشخیص دهد که تعادل عرضه و مصرف انرژی در شبکه بههمخورده است و خود یک سیگنال رویداد پاسخ بار ایجاد نماید. عدم توازن، میتواند بر مبنای وضعیت قابلیت اطمینان شبکه و یا وضعیت اقتصادی ایجاد شود. قابلیت اطمینان زمانی در شرایط اضطراری قرار میگیرد که توازن بین عرضه و مصرف انرژی تغییرکرده باشد که عموماً به دلیل بروز یک مشکل در بخش نیروگاهها و یا خطوط انتقال رخ میدهد. پس از دریافت شدن یک سیگنال رویداد پاسخگویی بار، سیستم DRMS میزان موردنیاز کاهش بار و یا افزایش تولید توان را بهمنظور برطرف کردن عدم توازن شبکه و برگرداندن سیستم به حالت بهرهبرداری عادی و بهینه، تعیین مینماید.

سیستم DRMS به پایگاه داده خود مراجعه نموده و همه منابع پاسخگویی بار موجود خود را بررسی میکند و سناریویی جهت برآورده شده ایجاد توازن، تولید میکند. این سناریو شامل مجموعهای از منابع پاسخگویی بار که به سیستم DRACS ارسال میشود تا در آنجا تناسب و احتمال تأمین اهداف پاسخگویی بار مورد بررسی قرار گیرد. در صورت مناسب بودن سناریو، DRACS آن را به DRMS برگشت میدهد تا برای اجراشدن سناریو پاسخگویی بار اقدام نماید.

در غیر این صورت DRMS میتواند سناریویی جدید تولید نمایدو مجدداً جهت بررسی به DRACS بفرستد این حلقه ممکن است چندین بار تکرار شود تا سرانجام سناریو بهینه انتخاب شود. بهمحض انتخاب شدن یک برنامه، سیستم DRMS شروع به اجرای دستورات آن نمونه و سیگنالهای الزم را برای منابع پاسخگویی بار و یا فراهمکنندگان پاسخگویی بار که از قبل با آنها قرارداد بستهشده است، میفرستند.  با توجه به شکل شماره 2 به تشریح زیرسیستمهای مختلف DRMS میپردازیم:

-    تحلیلگر اقتصادی: با استفاده از دادههای اقتصادی و سیاستهای سیستم قدرت، زمان مناسب اجراشدن یک برنامه پاسخگویی بار را مشخص میکند.

-    شرکتکنندگان بازار: وظیفهی مدیریت و بررسی روابط مربوط به بازار انرژی را انجام میدهد.

-    برنامهریزی رویداد پاسخگویی بار: برنامهریزی مدلهای مختلف پاسخگویی بار را از یک روز قبل و بر اساس در نظر گرفتن پیشامدهای محتمل انجام میدهد.