بخشی از مقاله
چکیده -
تولیدات پراکنده وانرژیهای تجدیدپذیر منابعی هستند که امروزه گرایش جهانی به سمت استفاده از آنها زیاد شده است. عملکرد ریزشبکهها از نظر فنی، اقتصادی، زیست محیطی و قابلیت دسترسی به منابع انرژی به برنامهریزی بهینه و مدیریت در تامین انرژی و یا ذخیره چرخان وابسته میباشد در این مقاله طراحی در جهت کاهش هزینههای ریزشبکهها با احتساب کاهش آلایندگیهای محیطی و شناسایی بهینه طراحی ریزشبکهها و سهم تولید هر واحد، براساس منابع انرژی تجدیدپذیر مورد بررسی قرارگرفته است.
4 سناریو مختلف مورد بررسی قرار می گیرد. سناریو اول که ریز شبکه مبتنی بر ژنراتور مستقل و سناریو دوم که مبتنی بر منابع تجدید پذیر می باشد، سناریو سوم مبتنی بر ترکیب منابع تجدید پذیر به همراه دیزل ژنراتور و سناریو چهارم که شبکه متصل به شبکه سراسری خارجی می باشد. جهت تایید و اثبات عملکرد صحیح در این پژوهش از نرم افزارهومر و متلب و الگوریتم 1ICA استفاده شده است. نتایج بدست آمده بیانگر آن است که بهترین سناریو، وجود منابع تجدیدپذیر به همراه دیزل ژنراتور است که دارای کمترین هزینه بهره برداری و آلودگیهای زیست محیطی می باشد.
مقدمه
در سراسر جهان سیستمهای قدرت متداول با کاهش تدریجی منابع سوختهای فسیلی، بازده انرژی پایین و آلودگیهای زیست محیطی مواجه هستند. این مطلب اخیرا موجب گرایش به سیستمهای سبز تولید انرژی، نظیر منابع انرژی تجدیدپذیر و نیز موانع تولید متعدد در گسترش و توسعه و احداث منابع تولید متمرکز و احداث خطوط انتقال، استفاده از منابع تجدید پذیر به سرعت در حال افزایش است.
همچنین گرایش به تولید محلی توان در سطوح ولتاژ توزیع با استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر غیر متداول مانند گاز طبیعی، بیو گاز، انرژی بادی، سلولهای - فتو ولتاییک - خورشیدی، سلولهای سوختی، سیستمهای تولید همزمان برق و حرارت - CHP - ، میکروتوربینها، موتورهای استرلینگ و همچنین یکپارچه سازی آنها با شبکه توزیع همگانی شده است.
این نوع ازتولید توان، تولید پراکنده - DG - ، و منابع انرژی به عنوان منابع انرژی توزیع شده نامیده میشوند. اصطلاح تولید پراکنده برای تمایز این مفهوم تولید از تولید متداول متمرکز به کار گرفته است. شبکه توزیع با افزوده شدن تولیدات پراکنده فعال شده است.
در مقاله 1 برای بهینهسازی طراحی و برنامهریزی از نرمافزار هومر استفاده کرده است. در این روش چهار سناریو را معرفی نموده که هریک از سناریوها یک ریزشبکه مبتنی بر منابع تجدیدپذیر است. در سناریوهای بررسی شده از نظر هزینه، منابع تجدیدپذیر به همراه ژنراتور کمترین هزینه را دارد که بهینه سازی را با نرم افزار هومر انجام داده است
در مقاله 2 از روش الگوریتم PSO برای بهینهسازی طراحی استفاده شده است. تابع هدف در این مقاله ارزش خالص فعلی تولیدات پراکنده است. در مقایسه جواب به دست آمده هزینه تولیدات پراکنده را مدنظر قرار داده که سود برگشتی افزایش یافته است.
در مقاله سوم از یک ریزشبکه واقعی که شامل منبع ترکیبی، منابع تجدیدپذیر مانند سلول خورشیدی، دیزل و باطری استفاده کرده است. استفاده هم زمان باطری و سلول به دلیل زمانیکه امکان دسترسی به نور خورشید نمیباشد کاربرد دارد.
در این کار نویسنده قصد دارد تا شرایط مختلف را با توجه به هزینههای شبکه با استفاده از منابع تجدیدپذیر و دیزل ژنراتور را تا چه اندازه میتوانند کاهش پیدا کنند
نویسنده در مقاله چهارم هزینههای یک ریزشبکه متصل به شبکه خارجی را با یک ریزشبکه ایزوله مقایسه کرده است الگوریتم پیشنهادی مورد تحقیق در این کار توسط نرمافزار متلب انجام پذیرفته است که نتایج هر دو طرح که شامل ریزشبکه ایزوله و ریز شبکه متصل به شبکه خارجی را بررسی کرده که نتایج حاکی از آن است که شبکه متصل به شبکه خارجی با توجه به بعد مسافت میتواند کم هزینه تر در مقابل با ریزشبکه خارجی ایزوله باشد
در مقاله 5 از نرمافزار هومر برای نشان دادن طراحی بهینه ریزشبکه و تولید بهینه استفاده کرده که به طور ترکیبی یک مدل ریاضیاتی و الگوریتم بهینهسازی ارائه داده است. نتایج نشان میدهد که انتخاب منبع انرژی قابل تجدید و وسایل ذخیره انرژی در یک ریزشبکه در رابطه با بهینهسازی میتواند به شکل قابل توجهی هزینههای نگهداری ریزشبکهها را کاهش دهد.
درمقاله شماره 6 راههایی برای کاهش استفاده از سوخت وهمچنین کم کردن انتشار دی اکسید کربن در زمانی که ریزشبکه ها به سطح بالایی از قابلیت اطمینان وکیفیت توان دست پیدا می کنند ارائه داده است. این هدف با بالا بردن میزان استفاده از منابع انرژی قابل تجدید همراه با زمان بندی کردن درست طرح و تامین انرژی بدون وقفه استفاده کرده است.
در مقاله شماره 7 عملیات بهینهسازی یک ریزشبکه شامل انرژی باد، 1PV و پیلهای الکتریکی مورد بحث قرارگرفته است؛ که در این بحث یک مدل الگوریتم خطی به کار رفته است، که نتایج آزمایش نشان میدهد استفاده موثر از پیلهای الکتریکی میتواند هزینههای عملیاتی را کاهش دهد
درمقاله شماره 8 استفاده از انرژی خورشیدی به عنوان یکی از غیر آلاینده ترین منابع انرژی که به عنوان منبع اصلی انرژی در نظر گرفته است. این روش پیاده سازی به عنوان سیستم قدرت ترکیبی با دیگر ژنراتور توزیع مانند دیزل ژنراتور در نظر گرفته تا در مواقعی که امکان تامین انرژی از طریق سلولهای خورشیدی امکان پذیر نیست از دیزل ژنراتور تامین انرژی مورد نیاز ریزشبکه را به عهده بگیرد تا پایداری سیستم قدرت را تامین کند.
در مقاله شماره 9 مقالهای تحت عنوان مدلسازی و طراحی بهینه سیستم انرژی ترکیبی مستقل از شبکه با در نظر گرفتن پارامترهای اقتصادی ارائه دادهاند. در این مقاله هزینه سیستم ترکیبی خورشیدی بادی با ذخیره سازی باتری را توسط الگوریتمهای بهینهسازی اجتماع ذرات، ژنتیک و رقابت استعماری را با یکدیگر مقایسه کرده و نتایج بهینه را ارائه داده است.
کارهای متعدد دیگری نیز در سالهای اخیر انجام شدهاند که هرکدام یا ترکیبی از موارد فوق هستند یا کمی تغییر نسبت به موارد فوق ایجاد کردهاند و یا جزئیات بیشتری را در نظر گرفتهاند یا از تکینک متفاوتی در حل استفاده کردهاند
.2 نحوه انجام کار
در ابتدا ما پارامترهای ورودی مانند شرایط آب و هوایی، ویژگیهای ژنراتورها و شرایط اقتصادی را با توجه به تابع هدف به نرم افزار هومر اعمال کرده. نرمافزار شرایط تامین ساعتی بار را با هر یک از منابع مورد بررسی قرار داده و تعداد سناریوهایی را برای هر طرح پیشنهاد میکند. از انجایی که تعداد سناریوها زیاد است و انتخاب خیلی مشکل و احتمال خطا زیاد میشود. در سناریو دوم 58 طرح بهینه بدست می آید و در سناریو سوم 167 طرح بدست می آید . بدین ترتیب خروجیهای بدست آمده از نرم افزار هومر را به الگوریتمICA اعمال کرده که این الگوریتم با توجه به تعریف مسئله که کم هزینهترین طرح با کمترین آلودگی را از میان طرحها معرفی میکند.
-1-2 نرم افزار هومر:
هومر یک ابزار شبیهسازی است که برای منابع تجدیدپذیر در بررسی ریزشبکه استفاده میشود. این نرمافزار قابلیت بررسی منابع تجدیدپذیر در ریزشبکه در بارهای ساعتی را مورد تحلیل و بررسی قرار میدهد. هومر، مدل بهینه سازی میکرو پاور - شبکه خرد - ، ارزیابی طرحهای سیستمهای تولید برق متصل به شبکه با مستقل از شبکه را در انواع کاربردها ساده و قابل فهم میکند.
الگوریتم رقابت استعمالی با الهام گرفتن از الگوی تکامل سیاسی- اجتماعی جوامع انسانی روش شبیه سازی جدیدی را ارائه میکند. ICA برای شروع فرایند جستجو نیاز به مقداردهی اولیه برای تولید اولین نسل خود دارد که به هرکدام از آنها کشور گفته میشود. این کشورها با توجه به تابع هزینه به دو دسته استعمارگر - کشورهای دارای قدرت بیشتر - و مستعمره - کشورهای دارای قدرت کمتر - تقسیم میشوند. هرکدام از استعمارگرها متناسب با قدرت خود تعدادی از مستعمرات را به تصرف خود در آورده و تشکیل یک امپراطوری میدهد.
بعد از شکلگیری امپراطوریهای اولیه، کشورهای استعمارگر با اعمال سیاست جذب، کشورهای مستعمره را به سمت خود میکشند. کشور مستعمره، به اندازه X واحد در جهت خط واصل مستعمره به استعمارگر مربوطه، حرکت کرده و به موقعیت جدید کشانده میشود.
در حین حرکت به سمت استعمارگر، ممکن است مستعمرهها به موقعیتی بهتر از استعمارگر برسند، در این حالت کشور استعمارگر و کشور مستعمره جای خود را با هم عوض میکنند. رقابت استعماری، بخش مهم دیگری از این الگوریتم را تشکیل میدهد. هرامپراطوری که نتواند بر قدرت خود بیافزاید و قدرت رقابت خود را از دست بدهد، در جریان رقابت امپریالیستی، حذف خواهد شد. قدرت کل هر امپراطوری، با محاسبه قدرت هر دو بخش تشکیل دهنده آن یعنی قدرت استعمارگر، به اضافهی درصدی از میانگین قدرت مستعمرات آن، تعیین میشود.
هنگامی که می خواهید تاثیر تغییرات عواملی همانند دسترسی به منابع و شرایط اقتصادی بر اثربخشی و کارایی اقتصادی پیکره بندی های سیستمهای مختلف را بررسی نمایید از قابلیت تحلیلهای حساسیت هومر بهره می گیرند. شبیهسازی بهینهسازی وتحلیل حساسیت سه وظیفه عمده هومر میباشند.
-2-2الگوریتم رقابت استعماری:
برابر 0/1 فرض میشود. کشورهای استعمارگر که قدرت کمتری دارند به تدریج مستعمرههای خود را از دست میدهند و استعمارگرهای قویتر این مستعمرات را به امپراطوریهای خود اضافه میکنند. ادامه این روند باعث سقوط امپراطوریهای ضعیف می شود. این الگوریتم تا برآورده شدن یک شرط همگرایی و یا اتمام تعداد تکرارها ادامه مییابد. پس از مدتی، همه امپراطوریها سقوط کرده و تنها یک امپراطوری خواهیم داشت و بقیه کشورها تحت کنترل این امپراطوری قرار خواهند گرفت
شکل :1 فلوچارت الگوریتم رقابت استعماری
