بخشی از مقاله

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

مشارکت نیروگاه مجازي در بازار انرژي و رزرو چرخان با در نظر گرفتن عدم قطعیت

چکیده:
امروزه با گسترش روزافزون DER ها در شبکه، یکپارچه سازي این منابع جهت بهره برداري بهینه اقتصادي ضروري شده است . نیروگاه مجازي سبب یکپارچه سازي انواع DER، بارهاي کنترل پذیر و ذخیره سازها و پیوستن آنها به روند بهره برداري سیستم قدرت خواهد شد. از اینرو در این مقاله به ارائه یک راهبرد براي برنامه ریزي انواع DG ها، ذخیره سازها و بارهاي قابل قطع به منظور پیشنهاددهی در بازارهاي انرژي و رزرو چرخان روز بعد جهت بیشینه کردن سود نیروگاه مجازي خواهیم پرداخت. این راهبرد پیشنهاددهی مدلی غیرتعادلی مبتنی بر PBUC میباشد که قیود تعادل تولید و مصرف، قیود اجزاي مختلف سیستم و همچنین عدم قطعیت تولیدکنندگان نیروگاه مجازي را در نظر میگیرد.

مقدمه

رشد و گسترش نفوذ DERفهــا در شــبکه ســبب فتغییــر ســاختار شبکه هاي قدیمی پسیو به ساختار اکتیو شده است. حضــور ایــن منــابع در محــیط تجدیــد ســاختار یافتــه صــنعت بــرق تــاثیرات اقتصادي و فنی زیادي را به همراه داشته و انتظار میرود که ایــن منابع نقش فزایندهاي را در برنامهریزي و بهره برداري از بازار برق ایفا کنند که ارائه خدمات انرژي و رزرو رخان در بــازار یکــی از نمودهاي این موضوع میباشد]هنل.[ حضور این منابع بــهصــورت منفرد در بازار با توجه به پروفیلهاي عملکردي بسیار متفــاوت و گاهاً غیر منعطف (داراي عدم قطعیت) از لحاظ اقتصادي مقــرون بصرفه نبوده و یکپارچهسازي آنها جهت ارائه خــدمات انــرژي و رزرو چرخان بصورت منعطف تر و اقتصاديتر ضــروري مــیباشــد. نیروگاه مجازي با یکپارچه سازيفDERفهاي مختلف سطح شبکه و ارائه یــک پروفیــل عملکــردي منعطــفتــر، قابلیــت حضــور در بازارهاي انرژي و رزرو چرخان را بصورت اقتصاديتر و مطمئنتــر داراست]م.[ در پروژه نیروگاه مجازي اتحادیه اروپا با نام FENIXف دو نوع یکپارچهسازي DERفها در قالب نیروگاه مجــازي در نظــر گرفتــه شــده اســت]ت.[ در نــوع اول بــا نــام نیروگــاه مجــازي فنی((TVPP به یکپارچهســازي DER هــاي واقــع شــده در یــک منطقه جغرافیایی خاص میپردازد. از آنجــا کــه عملکــرد TVPPف وابسته به اطلاعات جزئی از شبکه توزیع است، لذا معمولاً بهــره-بردار شبکه توزیع((DSO بهرهبردار TVPPفنیز میباشــد. در نــوع دوم با نام نیروگاه مجــازي تجــاري (CVPP) بــه ســاختار شــبکه توجهی نداشته و لزوماً اجــزاي VPPفدر یــک منطقــه جغرافیــایی خاص واقع نشدهاند و میتوانند خدمات مختلف مانند مبادلات در بازار عمدهفروشی، حفظ تعادل سبد تجاري را فراهم آورد ]ذنز[چف حضور DG، DERفو VPPفها در بازار و تعاملات آنهــا در مراجــع مختلفی مورد بررسی قرارگرفته است. در ]غ[ یک مدل اکتســاب انرژي براي شرکتهاي توزیع جهتفحضور در بــازار روز بعــد بــر پایه قراردادهاي مالی دوجانبه ارائه شده اســت. در ]ه[ نیــز یــک مدل اکتساب انرژي جهت شرکت در بازار روز بعد براي شــرکت-هاي توزیع که داراي بارهاي قابل قطع و تولیدات پراکنده هستند ارائه شده است. در ]ش[فمکانیزمفیکپارچهسازيفبازارفرقابتی بــرايف DGفهافدرفیک سیستمفمبتنیفبرفحوضچه ارائــه شــده اســت. در ]حل[ یک چارچوب بهرهبرداريفعمومی جهتفحضور شرکتهايف توزیعفدر بازار برقفرقابتیفمعرفی شده است. این چــارچوبفیــک مدلفسلسلهفمراتبیفدو مرحلهفاست که در مرحلهفاول فعالیتهاي مربوط بهفدیسکو در بازارفمعاملاتفروزفبعدفو مرحله دوم فعالیت-هاي زمان واقعی آن مورد بررسی قــرار مــیگیــرد.فدر]لل[ یــک رویکرد برنامهنویسی دوسطحی براي تعیین قیمت قرارداد بهینــه تولیدات پراکنده (DG) با قابلیت دیســپاچینگ در سیســتمهــاي توزیع ارائه شده است. در]هل[ بهرهبرداري بهینــه یــک نیروگــاه مجازي متشکل از تعدادي واحد CHPفبر اساس استراتژي کنترل غیرمتمرکز ارائه شــده اســت.فدر ]زلنمل[ برنامــهریزي تولیــد مبتنـــی بــــر قیمــــت (PBUC) را روشـــی مناســــب بــــراي پیشنهاددهیVPP فدر بازار معرفی کرده است. بر همــین مبنــافدر این مطالعه نیز، با استفاده از برنامهریزي تولید مبتنی بر قیمت به تجمیع DERف ها در قالب TVPPفو بهینهسازي پیشنهاددهی آنها در بازار انرژي و رزرو چرخان روز بعــد بــا در نظــر گــرفتن عــدم قطعیت تولیدات پراکنده و تمام قیود سیستم پرداختهایم. طبیعتاً ساختار شبکه توزیع، و بحث پاسخگویی ســمت تقاضــا در نحــوهف پیشنهاددهی نیروگاه مجازي نیز لحاظفشده است. در ادامه در بخش هفبه ارائــه مدلســازي اجــزاي مختلــف VPPفو تعاملات بازاري و فرموله کــردن مســئله و در بخــش مفدر مــورد پیادهسازي پخشبار و چگونگی تاثیر عدم قطعیت بحــث شــده و در بخش تفشبیهسازي و تحلیل و نهایتاً در بخش زفنتیجهگیري ارائه شده است.

-2 مدلسازي اجزا و تعاملات نیروگاه مجازي در بازار

ارائه یک راهبرد جهت پیشنهاددهی VPPفدر بازار مســتلزم مدلســازي تمام قیود و مشخصههاي عملکردي اجزا و شبکه میباشد. از این رو در این بخش مدلسازي تمام اجزا و نحوه حضور آنها در بازار مورد بررسی قرار میگیرد.

-1-2 مدلساز اجزا

نیروگاه مجازي مورد مطالعه متشکل از DG هاي با قابلیت دیسپاچینگ، DG فهاي بدون قابلیت دیسپاچینگ، بارهاي قابل قطع و ذخیرهسازها میباشد.
تولیدات پراکنده با قابلیت دیسپاچینگ
هزینه این تولیدات بصورت یک تابع درجه دوم از تــوان تولیــدي آنها مدلسازي شده است
تولیدات پراکنده بدون قابلیت دیسپاچینگ

نیروگاه مجازي مورد مطالعه مشتمل بر یک واحد PV ف(سلول خورشیدي) میباشد. فچون در برنامهریزي کوتاهمدت هزینه عملیاتی این واحدها محدود به هزینههاي تعمیر و نگهداري است، لذا در این پروژه این مقدار ناچیز فرض شده است. از طرف دیگر چون تابش خورشید خود یک متغیر تصادفی است لذا تابش خورشید بصورت یک تابع توزیع باي مدال مدلسازي شدهفاست که در شکل ل فو شدت تابش خورشید در شکل ه فنشان داده شده است]ذل[چفبراي محاسبه توان خروجی از رابطه (1) محاسبه میشود.

ذخیره ساز
در این مسئله بهینهسازي قیود فنی محدودیت توان عبــوري هــرف فیدر، حــداقل و حــداکثر زمــان خــاموش بــودن هــر واحــد، قیــد محدودیت ولتاژ در باسها و تعادل تــوانهــاي اکتیــو و راکتیــو و همچنین قیود زیر لحاظ شده است ذخیرهسازها هم یکی دیگر از اجزاي VPPفمیباشد که میتوانند با ذخیره انرژي نوسانات تولیدکنندگان داراي عدم قطعیت و بارهاي سیستم را تعدیل نماید. در ذخیرهساز از روابط زیر استفاده شده است.

ظرفیت ذخیرهساز kW.hزذ فو سرعت شارژ و دشارژ kW فهل فو بازده %حشفدر نظر گرفته شده استبارهاي قابل قطع هزینه بارهاي قابل قطع بصورت یک تابع درجه دو از بار قطع شده مدل شده است [چ بار سیستم قابلیت قطع حداکثر به اندازهkWفزهفکیلوواتفدر ساعتهاي غنه و للنهلفرا دارد.

-2-2 تعاملات نیروگاه مجاز در بازار
نیروگاه مجازي بر اساس قیمت انرژي، رزرو و خردهفروشــی و بــا در نظر گــرفتن توابــع هزینــهاي هــر کــدام از تولیــدات پراکنــده، بارهاي قابل قطع و ذخیرهسازها، پیشنهاد خود را که شامل مقدار توان تولیدي هر واحد، وضعیت بارهاي قابل قطــع میــزان تبــادل توان با بازار انرژي و رزرو چرخان را بــراي روز بعــد (تهفســاعت) ارائهفمیکند. تابع هدف ماکزیمم کردن کــل ســود بدســت آمــده VPPفدر بازارهاي انرژي و رزرو و با شرطفتــامین تــوان مصــرف-کننده است. پس تابع هدف مسئله بصورت رابطه زیر میباشد:

-3-2 قیود مسئله

شکل: شدت تابش خورشید در هر ساعت ظرفیت تولیدات پراکنده:

نرخ افزایش و کاهش تولید:

عدم تداخل تصمیمگیري:

قید بارهاي قابل قطع:

قید کفایت سیستم:

-3 پیاده سازي مسئله
مسئله بهینــهســازي یــک مســأله برنامــهریــزي غیرخطــی آمیختــه بــا متغیرهايفصحیح با قیود وابسته به زمان است. تکنیکهاي مختلفی را میتوان براي حل این مساله به کــار بــرد. در ایــن پــروژه از نــرمافــزار GAMSفو MATLABفبراي حل مساله استفاده شده استچفهمچنینفاز روش پخشبار ارائه شده در ]غل[ در محاسبه ولتاژ شینها، تلفات و... استفاده شده است.

-1-3 تاثیر عدم قطعیت در حل مسئله
در این مسئله براي در نظر گرفتن عدم قطعیت از روش تخمین دو نقطهاي استفاده شده است. در این روش براي هر متغیر تصادفی دو نقطه تمرکز فاحتمالاتی (xl 2 , l 2 ) فدر نظر گرفته میشود کهxl 2 وxl1 فنمایشگر مکان (مقدار) و l1 و l 2 فنمایشگر ضریب وزنی این متغیرها را هستند.ف روال حل مسئله اینگونه استفکه مسئله بصورت قطعی براي هر کدام از این مقادیر تخمینی حل فشدهف(تمام متغیرهاي داراي

-4 نتایج شبیه سازي

شبکه مورد مطالعه که بعنوان یک نیروگاه مجازيفدر نظر گرفته شده است،ف شبکهايفسه شینه از مرجع ]زل[فمیباشد که در شکل مفنشان داده شده است. یک واحد PVفنیز در شین لف نصب شده است.فبارهاي سیستم در باس هوم فقرار گرفته است که از نوع بار توان ثابت می باشد. منحنی بار پیشبینی شده سیستم براي دوره برنامهریزي تهفساعته بصورت شکل تفدر نظر گرفته شده است.
عدم قطعیت در مقدار میانگین خود ثابت مانندهفو تنها متغیري که تخمین زده شده است برابر مقادیر تخمینی قرار میگیرد)فوف سپس با استفاده از ضرایب وزنی مقادیر مربوط به گشتاورهاي مرکزي هر متغیر خروجی را بدست میآید

فرض کنید که X x1 , x2 , x3...., xl ...., xm فمتغیرهاي تصادفی با میانگین xl و انحراف معیار xl باشند. تابع خروجی مسئله را با ( Z F( X فنشان دهیم که خود یک متغیر تصادفی میباشد. براي هر متغیر تصادفی xl فدو نقطه تمرکز و وزن متناظر با هر کدام از این نقاط را طبق روابط زیر پیدا میکنیم. ابتدا طبق رابطه زیر مکانهاي استاندارد را پیدا میکنیم.

سپس موقعیتهاي تخمین زده شده را طبق رابطه زیر پیدا می-کنیم

نرخ در بازار انرژي و بازار رزرو چرخان و نرخ خردهفروشی براي مشترکان نیروگاه مجازي در شکلزفنشان داده شده است.
که مقادیر , فاز روابط زیر بدست میآید.

براي تحلیل نتایج دو سناریو در نظر میگیریم. در سناریو لف خروجی PV را بدون در نظر گرفتن عدم قطعیت و در سناریو هف خروجی PVفرا با در نظر گرفتن عدم قطعیت بررسی شده است.

-1-4 بدون در نظر گرفتن عدم قطعیت در خروجی PV
میباشد در حالی که اگر واحد DGفدر هر سطحی از توان بخواهد تولید کند هزینهاش از مقدار فوق بیشــتر بــوده لــذا DGفدر بــازه مذکور خاموش خواهد بود. در ساعت ههنتهفهم وضعیت مشابه ساعت زلنلفخواهدفبود. در شکل غفوضعیت ذخیرهســاز نشــان داده شده است.

در شکل ذفوضعیت توان تولیدي DGفبا قابلیت دیسپاچینگ نشان داده شده است. از آنجــا کــه بــراي PV هزینــه عملکــردي ناچیز فرض شده است لذا لذا آنچه این واحــد در ســاعات وجــود تابش خورشید تولید میکند صرف تامین تــوان داخلــی نیروگــاه مجازي میشود.

همانگونه در این شکل دیده میشود بــا توجــه بــه ســرعت شــارژ ذخیرهساز و ظرفیت آن، در ساعت لنذ ذخیرهســاز بــا حــداکثر سرعت ممکن شارژ میشود. در این ساعت هزینه تامین انــرژي از بازار مقدار کمی داشته (زقللفواحد پولی)که قسمتی از ظرفیــت ذخیرهساز و قسمت دیگر آن توسط واحد DGفتامینفمیشود. در شکلفذ: تولید DGفبراي بازارهاي انرژي و رزرو چرخان ساعتحلنغف که قیمت بازار کم میباشد در ذخیرهساز هیچگونه همانگونه در این شکل دیده میشود در بازه ســاعت لنزلفواحــد شارژ و دشارژي رخ نمیدهد و در ساعتزلنللفهــم کــه قیمــت DGفبا بیشترین مقدار خود تولید میکند که این بدان علت می- بازار انرژي بالاتر میباشد ذخیره ســاز بــا حــداکثر ســرعت خــود باشد که در بازه مذکور هزینه متوسط توان تولیــدي توســط DGف دشارژ میشود تا به حداقل ظرفیت خود برســد. در یــک ســاعت براي هر کیلووات زقشفواحد پولی مــیباشــد درحــالی کــه هزینــه بعدي تغییري در ظرفیت ذخیره ساز فنــداریم و از ســاعت ذلنشلف تامین انرژي در ساعتلنللفاز شبکه بالادست

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید