بخشی از مقاله
چکیده- انقلاب صنعت برق عمدتابه عنوان"صنعت برق تجدیدپذیر"شناخته می شود . این امر در طرح های با ریسک بیشتر از جمله سرمایه گذاری های خطرپذیر، بیش از پیش مشاهده می شود. بر این اساس در پاسخ به نیازهای جدید، که کسب سود بیشتر درکنارحفظ سلامت محیط زیست وکاهش سرمایه گذاری می باشد،روش های مدیریت سمت مصرف توسط گروهی ازاقتصادانان ارائه شد،و برق به عنوان یک کالادراختیارمشترکین قرارگرفت واستراتژی قیمت گذاری را به مشترکین ارائه می دهد.
منظور از استراتژی قیمت گذاری، سیاست کلی خرده فروشان در زمینه قیمت گذاری است و با تاکتیک هایی که خرده فروشان برای یک دوره زمانی محدود یا برای یک محل معین به آن متوسل می شود تفاوت می کند. استراتژی قیمتگذاری یک خط مشی اساسی است که در برنامه بازاریابی تثبیت شده است. در این مقاله به بیشینه سازی سود خرده فروش و مشترکین در تعرفه قیمت گذاری زمان واقعی که یکی از روش های پاسخ بارمبتنی برتعرفه دربرنامه مدیریت سمت مصرف می باشد،پرداخته شده است. که نتایج شبیه سازی حاکی از این امر است که ارائه روش قیمت گذاری زمان واقعی بایک مبلغی به عنوان تشویق چه میزان سودرا برای خرده فروش ومشترکین عایدمی-شود.کلیه شبیه سازی ها توسط نرم افزار MATLAB و الگوریتم MOPSO انجام شده است.
-1 مقدمه
پیش از شروع تجدید ساختار در صنعت برق، مصرفکنندگان امکان خرید انرژی الکتریکی را نداشتند آنها ملزم به خرید انرژی الکتریکی از شرکتی بودند که در آن منطقه انحصار عرضه برق را بر عهده داشت در آن زمان شرکتهای برق ساختار یکپارچه عمودی داشتند، بدین معنی که آنها مسئولیت تولید انرژی الکتریکی، انتقال از نیروگاهها به مراکز بار و در نهایت توزیع انرژی الکتریکی بین مصرفکنندگان را عهدهدار بودند. در اواخر دهه 80 میلادی گروهی از اقتصاددانان ادعا کردند که وضعیت انحصاری شرکتهای برق باعث انجام سرمایهگذاری غیر ضروری و کاهش انگیزه بهرهبرداری موثر از سیستم قدرت شده است.
آنان پیشنهاد نمودند که به جای عرضه برق با مقررات انحصاری یا طبق سیاستهای دولتی، برق به صورت کالایی طبق قواعد بازار ارائه گردد. که در نتیجه کاهش قیمت و افزایش منفعت کلی مشترکین را در پی خواهد داشت. بنابراین شرکتهای برق دست خوش تغییر و تحولات ساختاری و عملیاتی گردیده و انسجام عمودی یکپارچه - تولید کنندگان، شبکههای انتقال و شرکتهای توزیع - خود را از دست دادند و تبدیل به عوامل و بازیگرانی گسسته و متنوع شامل خرده فروش، عمده فروش، اپراتور مستقل سیستم، شرکت انتقال، شرکت توزیع و شرکت تولید گردیدند. اما مسئله در اینجا ختم نشد به طوری که با شروع تجدید ساختار و با شکسته شدن ساختار انحصاری مشکلات متعددی در صنعت برق به وجود آمد از جمله تراکم خطوط بیثباتی قیمتها و ... از این رو عوامل اداره کننده بازار دریافتند که رفع برخی از این مشکلات بدون دخالت دادن مشترکین - برنامههای مدیریت مصرف - امکانپذیر نیست.
یکی از مفاهیم رایج در محیط انحصاری صنعت برق ، مدیریت سمت مصرف DSM میباشد. مدیریت سمت مصرف DSM به طور معمول شامل فعالیت های مداخله و تصمیم گیری شرکت های انحصاری در خصوص زمان مصرف و مدت مصرف بارهای متصل به شبکه است که در نهایت منجر به کاهش انرژی مصرفی و صرفه جویی در هزینه برق آنها می شود. در این بین برخی از روش های پاسخ بار - DRP - نیز به عنوان بخش کوچکی از روش های DSM مطرح هستند. روشهای پاسخ بار در برگیرنده روشهایی از DSM می باشند، که منجر به تغییر میزان مصرف مشتریان میشوند که این تغییر مصرف در اثر تغییر قیمت برق و یا با اعمال سیاست های تشویقی و تنبیهی در بازار حاصل میگردد.
لازم به ذکر است که برخی از این روش ها در سیستم سنتی برق در قالب کنتورهای چند تعرفه ای به کار می رفت. کارشناسان اقتصاد معتقدند که تغییر مناسب قیمت ها روش موثری برای ترغیب مصرف کنندگان در جهت حرکت به سمت بهینه مصرف کردن می باشد. همچنین می تواند منجر به ایجاد تغییرات بلند مدت و کوتاه مدت در الگوی مصرف بار شود. در این میان، تعریف دپارتمان انرژی آمریکا از پاسخگویی بار، بیش از سایر تعاریف بکار می رود "[1]تغییر در الگوی مصرف انرژی توسط مصرف کنندگان ، در پاسخ به تغییر قیمت برق در طول زمان یا برنامه های اقتصادی طراحی شده برای تشویق به استفاده نکردن برق، در زمانی که قیمت بازار بالاست و یا زمانی که قابلیت اطمینان شبکه به خطر افتاده است ".
براساس این تعریف، سیگنال قیمت و پرداختهای مشوقانه، ابزارهای مورد نیاز برای اجرای برنامه های پاسخگویی بار هستند.بنابراین میتوان برنامه های پاسخگویی بار را در دودسته ی کلی جای داد، برنامه های تشویقی و برنامه های تعرفه ی زمانی[2] .روش های پاسخ بار مبتنی برتعرفه به این صورت هستند که قیمت انرژی مصرفی در ساعات مختلف روز متغیرمی باشد، بطوریکه درساعات پیک قیمت ها بالاتر و درساعات عادی قیمت ها پایین تر باشند. برنامه های تعرفه زمانی به سه دسته تعرفه قیمت گذاری زمان واقعی،تعرفه پیک بحرانی وتعرفه زمان استفاده تقسیم بندی می-شوند ، درحالیکه هدف اصلی برنامه های تعرفه زمانی ، کاهش مصرف انرژی در پیک است که آنها موجب کاهش مصرف کلی انرژی هم می شوند.
تعرفه قیمت گذاری زمان واقعی تعرفه ای است که به صورت ساعتی یعنی هر ساعت یک تعرفه به مشترکین اعلام میشود واین قیمت ها بیان کننده قیمت بالا در ساعات پرباری در بازار عمده فروشی است. یعنی انعکاس کننده قیمت برق در بازار عمده فروشی می باشد.درادامه مقاله مروری بر مقالات پاسخگوییبار و سایرروش های آن، بربهرهبرداری ازشبکه وبهینه سازی آن بررسی می شود. در مرجع [3] روشهای پاسخ بار توسط مدل ریاضی شبیهسازی شدهاند و همچنین روشی را برای اولویتبندی برنامه های پاسخ گویی بار ارائه کرده اند.
در مرجع [4] مدل جامعی برای تعیین میزان بهینهی مصرف مشترکین در روشهای پاسخبار ارائه شده است. بر همین اساس، تعامل خرده فروش با مشترکین با استفاده از روش یادگیری تقویتی1 مدل سازی شده است . در این مرجع، تنها روش پاسخبار در زمان واقعی2، در نظر گرفته شده است. در مرجع [5] برای مصرف کنندگان، سناریوهای مختلقی با استفاده از توابع تقاضای ریاضی، برای مطالعه پاسخ بار تعریف شده است. این توابع ریاضی برای شبیه سازی تغییرات ساعتی بار مصرف کنندگان در اثر تغییرات قیمت، تعریف میشوند. در این مرجع رفتار مدل بهینه سازی، به طور جداگانه و تحت دو تابع هدف مختلف ارزیابی میشود که یکی سود شرکت برق و دیگری رفاه اجتماعی3 است.
در مرجع [6] به پاسخ بار در شبکههای هوشمند پرداخته شده است. در این تحقیق تأثیر هوشمندسازی شبکه بر اجرای بهتر و روانتر روشهای پاسخ بار به تفضیل ارزیابی و بررسی شده است. در مرجع [7] یک مدل بهینهسازی برای تطبیق مصرف ساعتی مشترکین بر قیمتهای ساعتی ارائه کرده است. در مرجع [8] نحوه فرمولاسیون و مدلسازی روشهای پاسخ بار روی مقدار بار به طور کامل آورده شده است و تاثیر برنامههای پاسخگویی بار اضطراری و زمان استفاده - Time of Use - ،که براساس حداکثر کردن سود مشتریان است، بررسی شده است.
در مرجع [9] از اطلاعات گذشته قیمت و مقدار مصرف که طی اجرای برنامه TOU اندازه گیری شده برای آنالیز رفتار مشتری بهره گرفته می شود.
در مرجع [10] بهینه سازی زمان استفاده مورد مطالعه قرار میگیرد شبیه سازی این مرجع نشان می دهد که برنامه TOU به خوبی پیک بار را کاهش داده و منحنی هموار تر می شود.
در مرجع [11] نیز از تاثیرات مدیریت سمت مصرف و پاسخ بار و مدلی که سبب افزایش سود خردهفروش و مصرفکننده در شبکه توزیع برق میشود پرداخته است.
در مرجع [ 12] به بررسی اثرات به کارگیری دو نوع روش پاسخ بار در چند سناریوی مختلف پرداخته شده است.
-2 بیان مسئله
-1-2 فرضیات و متغییرهای مسئله ابتدا باید ساختار بازار خرده فروشی را تعیین نماییم و میدانیم که تقریبا خرده فروشان، برق را در بازارهای عمده فروشی برای دورههای زمانی مشخصی در آینده خریداری میکنند. این میزان خرید، به پیشبینی آنها از میزان مصرف بستگی دارد. هر چقدر این پیشبینی دقیقتر باشد، خطر ضرر و زیان دیدن خرده فروش در انجام این معامله کاهش مییابد. در صورت عدم پیش بینی درست، خرده فروش ناچار است که از طریق بازار های لحظهای، به متعادل سازی تقاضای مشتریانش در زمان واقعی بپردازد.
ریسک بالا و نوسانات شدید قیمتی در بازار های لحظهای، احتمال زیان خرده فروش را افزایش میدهد. بنابراین یک خرده فروش بسیار علاقه مند است که از یک روش به الگوی مصرف مشتریانش پی ببرد. به همین جهت او مشتریان خود را به نصب تجهیزات اندازه گیری ترغیب میکند تا میزان مصرف را در بازههای زمانی مختلف ثبت کنند و پیشرفت های حاصل شده در زیر ساختهای مخابراتی و ارتباطی، این امکان را فراهم میآورد تا خردهفروش بتواند در یک سیستم بصورت آنی، به خرید و فروش انرژی بپردازد. مصرفکنندگان به عقد قرارداد با خرده فروشانی علاقهمندند که پیشنهادات و تعرفه های متنوعتری ارائه کنند این پیشنهادات باید به گونه ای باشند که ضمن حفظ رفاه مشترکین، موجب کاهش قابل توجه در مصرف آنها نیز باشند.
در همین راستا، خرده فروش میتواند با پرداخت های تشویقی و نرخ های متغیر در زمان - کمیت اصلی یک روش پاسخ بار - مصرف کنندگان را به کاهش مصرف آنها در بازههای زمانی که قیمت بازار عمده فروشی بالا می باشد و شیفت دادن مصرف خود به بازه های زمانی که قیمت بازار عمده فروشی پایین است، دعوت کند. در این صورت، خرده فروش بهای کمتری برای خرید انرژی پرداخت میکند و مشترکین نیز در کنار صرفهجویی در هزینهی برق خود، از تخفیف ها یا مبلغ های تشویقی، بهره مند میشوند.
از جمله روشهای عقد قرار داد برای کاهش ریسک نوسان قیمت در بازار برق، قراردادهای دوطرفه است. یک خرده فروش میتواند برق مورد نیازش را به طور مستقیم از تولید کنندگان انرژی الکتریکی تهیه کند. برخی مشترکین بزرگ نیز قرارداد های دو طرفه را ترجیح میدهند و در این مقاله نیز فرض شده که یک خرده فروش، صرفا در بازار روز بعد، توان مشتریانش را تأمین میکند. سایر فرضیات به شرح زیر میباشند:
-1 قیمت بازار در هر ساعت، براساس پیشنهادهای خرید و فروش سمت عرضه و تقاضا تعیین میشود. از آنجایی که مدت زمان برنامه ریزی کوتاه است، فرض میشود که خردهفروش بادقت خوبی بتواند قیمتهای بازار عمدهفروشی را پیشبینی کنند. بنابراین قیمتهای عمدهفروشی در هر ساعت، Pwholesale - i - ثابت فرض شده است.
-2 برای هر مشترکین یک الگوی مصرف24 ساعته - منحنی بار اولیه - وجود دارد که به ازای نرخ های پایه در هر ساعت P0 - i - توان مصرفی در هر ساعت را d0 - i - مشخص میکند.
-3 هدف خرده فروش تعیین قیمت P - i - و میزان تشویقی - inc - i است که باید برای هر ساعت روز بعد، برای مصرف کننده ارسال کند.
-4 میزان توان مشترکین در هر ساعت d - i - ، تابعی از قیمت و تشویق تعیین شده از سوی خرده فروش است.
-5 خرده فروش از برنامه های پاسخ گویی بار که مشترکین را جریمه می کنند، استفاده نمیکند و تنها از طریق تغییر قیمت و پرداخت های مشوقانه، به دنبال مدیریت بار مشترکین است. این مدیریت بار، در راستای حداکثر کردن سود خرده فروش و سود مشترکین است.
-6 فعالیت اقتصادی خرده فروش، در برگیرندهی هزینههای
