بخشی از مقاله
چکیده
امروزه علاوه بر مسائل مربوط به استفاده از منابع انرژي نو، شبکههاي توزیع با چالشهایی مانند افزایش نیاز به دسترسپذیري و قابلیت اطمینان بالا، پیچیدگی بازارهاي رقابتی و عمر بالاي تجهیزات مواجهاند. یکی از روشهاي مقابله با این چالشها، بکارگیري ریزشبکهها در شبکه توزیع است. به این منظور بهرهبرداران باید برنامهریزي با هدف رضایت منابع و بارهاي کل سیستم تحت کنترل خود را با در نظر گرفتن تمامی قیود فنی و اقتصادي و همچنین ارتباط بالقوه با بازارهاي بالادست به اجرا بگذارند.
در این مقاله روشی جدید با ساختاري احتمالی، مبتنب بر الگوریتم فراابتکاري PSO ارائه شده که قابلیت مناسبی در جستجوي پاسخ بهینه مسئله مدیریت و بهرهبرداري ریزشبکهها ، با در نظر گرفتن عدم قطعیتهاي ناشی از نوسانات خروجی منابع تولید انرژي بادي و فتوولتائیک، خطاي ناشی از بارهاي مصرفی و نیز خطاي تعرفه خرید و فروش انرژي میباشد. روش پیشنهاد شده در این مقاله، با در نظرگرفتن دو سناریوي مجزا، میزان محدودیت بر منابع تولید توان را متغیر گرفته، تا پاسخ روش پیشنهادي را با هم مقایسه نماید. نتایج حاصله بیانگر یافتن نقاط بهینه کاري جدید و همچنین افزایش قابلیت اطمینان سیستم میباشد.
مقدمه
استفاده از منابع انرژي تجدیدپذیر به عنوان منابعی جهت تامین توان الکتریکی در شبکههاي قدرت از دیرباز مورد توجه بشر قرار داشته است. آلودگی ناشی از منابع فسیلی و کمبود آنها موجب شده است که در سالیان اخیر توجه ویژهاي به بهرهگیري از منابع تجدیدپذیر شود. ریزشبکهها مجموعهاي از بارها، منابع تولید پراکنده و تجهیزات ذخیرهساز میباشد که به صورت یک بار قابل کنترل یا ژنراتور عمل میکند و میتواند توان و گرما را براي یک ناحیه محلی فراهم نماید.[1] روشها و راهکارهاي مختلفی براي کم کردن هزینههاي نیروگاههاي بادي و خورشیدي ارائه شده است.
در برخی از مقالات، از این منابع در سیستمهاي هیبریدي و جدا از شبکه، براي تامین بار الکتریکی استفاده شده و در بعضی موارد دیگر، از این منابع در ریزشبکه متصل به شبکه براي تامین بار الکتریکی و یا فروش برق به شبکه بالادست، استفاده گردیده است. سیستم هیبریدي جدا از شبکه، شامل منابع بادي/ خورشیدي/ پیل سوختی میباشد که در آن، پیل سوختی به همراه الکترولایزر و تانک هیدروژن، به عنوان ذخیرهساز براي بهبود عملکرد منابع بادي و خورشیدي مورد بررسی قرار گرفته است.[2]
در [3] از روش برنامهریزي غیرخطی براي انتخاب محل و ظرفیت بهینه نیروگاههاي بادي متصل به شبکه، به منظور بیشینهسازي چگالی انرژي و کمینهسازي هزینهها استفاده کرده است. جهت جلب توجه مصرفکنندهها به سوي هوشمندسازي مصرف انرژي و استفاده از تجهیزات هوشمند مدیریت تولید و مصرف انرژي یک پارامتر مهم دیگر علاوه بر کاهش هزینههاي مصرفی وجود دارد که ریسک هزینه میباشد. ریسک هزینه به صورت انحراف معیار هزینهي پیشبینی شده در حضور نایقینیها مانند نایقینی در پیشبینی تولید و مصرف انرژي میباشد.
مطالعات انجام شده تاکنون نشان می-دهد هرچه هزینه و ریسک هزینهي پیشبینی کمتر باشد سرعت فراگیر شدن ریزشبکههاي هوشمند در بین مصرفکننده-ها بیشتر خواهد شد.[4] در [5] روشهاي مدیریت انرژي براي مصرف کنندگان تجاري یک ریزشبکه مورد بحث قرار گرفته است. این مرجع یک سیستم مدیریت انرژي براي ریزشبکهاي که شامل سلولهاي خورشیدي، واحدهاي ذخیره-کنندهي انرژي و میکرو توربینهاي گازي است را پیشنهاد میکند.
این سیستم از دو قسمت تشکیل شده است: قسمت اول بر مبناي مدیریت انرژي مرکزي و قسمت دوم بر مبناي مدیریت انرژي محلی در طرف مصرف کننده. سیستمهاي مدیریت محلی و مرکزي از طریق یک شبکهي ارتباطی اطلاعاتشان را رد و بدل میکنند. در[6] بیشترین استفاده از RESها به کمک خودروهاي متصل به شبکه به منظور کاهش آلودگی و هزینه شبکههاي تولید برق و صنعت حمل و نقل برقی ارائه شده است. با استفاده از روش بهینهسازي PSO جهت تهیه یک برنامه موفق جهت کنترل خودروها استفاده شده است.
همچنین در[7] یک الگوریتم خود تطبیقی فازي PSO براي پخش بار در یک ریزشبکه مشخص با در نظر گرفتن مسائل اقتصادي و زیست محیطی ارائه شده است. نتایج بیانگر این بوده است که با مشارکت بالاي منابع تجدیدپذیر، کاهش آلودگی و هزینههاي ریزشبکه جدي است و تبادل انرژي میان ریزشبکه و شبکه متصل به آن فواید زیادي دارد. مرجع [8]یک سیستم چندعامله براي مدیریت هوشمند انرژي سمت تقاضا براي ریزشبکه ارائه کرده است که شامل الگوریتمهاي پیش بینی کننده جهت بهبود مدیریت سیستم میباشد.
نتایج شبیه سازي بیانگر این است که سیستم هوشمند مدیریت سمت تقاضاي پیشنهادي تمامی اهداف طراحی را برآورده کرده و همچنین باعث بهرهبرداري موثر در شرایط مرزي در ریزشبکه شده است. در[9] کاربردهاي PSO براي پیدا کردن راه حلهاي مدیریت انرژي بلادرنگ براي سیستمهاي هیبریدي ارائه شده است و نتایج نشان داده است که روش پیشنهادي میتواند راه حلهاي گستردهاي براي ترکیب و یکی کردن بسیاري از اهداف مانند کاهش هزینه، افزایش بازده توربین بادي و کاهش آلودگی محیط دارد.
شماتیک ریزشبکه مورد بررسی
در این مطالعه، MG شامل سه منبع تجدیدپذیر، یک سیستم ذخیرهکننده انرژي - ES1 - و یک میکروتوربین - MT2 - میباشد. شماي MG تحت مطالعه، در شکل 1 نشان داده شده است. در این سیستم WTوPV و پیل سوختی3 - FC - بعنوان منابع تجدیدپذیر و MT و ES نیز به ترتیب به عنوان سیستم پشتیبان و سیستم ذخیرهکننده انرژي استفاده شدهاند. همچنین این MG ، به شبکه بالادست در اتباط میباشد. هر جزء از سیستم تحت مطالعه بر اساس ویژگیها و قیود مربوطه، بصورت جداگانه مدل شده است. MG مورد مطالعه به منظور بررسی مفاهیم مختلفی از قبیل طراحی انواع روشهاي کنترلی و پیادهسازي EMS مورد استفاده قرار گرفته است.
