بخشی از مقاله
چکیده
برقی سازی حملونقل بهعنوان یک راه حل مؤثر، سریع و دائمی برای مبارزه با اثرات نامطلوب زیستمحیطی خودروهای مرسوم استوجود. باتری نسبتاً بزرگ در خودروهای برقی آن را به یک بار انعطافپذیر تبدیل کرده و این امکان را فراهم کرده است تا بهعنوان یک منبع رزرو عملیاتی در شبکه استفاده شود.این مقاله به بررسی کاربرد خودروهای برقی بهعنوان یک سیستم ذخیره انرژی در نیروگاه مجازی و تأثیر آن در پیک سایی منحنی بار شبکه هوشمند میپردازد.
پیک سایی موجب بهبود پروفایل بار، افزایش راندمان، افزایش قابلیت اطمینان شبکه، افزایش عمر مفید تجهیزات، کاهش هزینههای توان میشود.نتایج شبیهسازیهای انجامگرفته نشاندهنده آن است که خودروهای برقی در صورت کنترل شارژ در زیرساخت شبکه هوشمند میتوانند بهعنوان یک سیستم ذخیره انرژی در نیروگاه مجازی در پیک سایی و بهبود پروفایل بار نقش بسزایی داشته باشند.
.1 مقدمه
امروزه صنعت برق، نهتنها با فراهم کردن منابع جهت برآورده سازی انرژی موردتقاضا صنایع مواجه هستند، بلکه از طرفی حداقل سازی و کاهش اثراتی که بشر بر روی محیط در ارتباط با تولید این انرژی دارد نیز یکی دیگر از موارد موردتوجه میباشد و شبکههای هوشمند راهحلی برای این چالش است که سود و بازدهی بسیار زیادی دارد.
برای سمت مصرفکننده شبکه هوشمند بدین معنی است که آنها میتوانند بروی مصرف خود مدیریت هوشمندانه انجام دهند تا در ساعات پیک که قیمت انرژی گران میباشد، هزینه کمتری بپردازند و برای کارشناسان محیطزیست، این شبکه به معنی استفاده از تکنولوژی جهت کمک به حل تغییرات مضر آب و هوایی و اجتناب از تولید گازهای کربن بیشازاندازه میباشد و برای همکاران صنعت برق پیک سایی و تصمیمگیری هوشمندانه و ارائه اطلاعات دقیق از وضعیت شبکه است.
توانایی تأمین برق موردنیاز وسایل نقلیه الکتریکی - ازجملهPHEV1 ها - که تا حد زیادی به کارآمدی مدیریت عرضه و تقاضا مربوط میشود، یک مزیت مهم شبکه برق هوشمند بهحساب میآیند. خودروهای برقی تا حد زیادی بار شبکه قدرت را افزایش میدهند، بااینحال شبکههای برق هوشمند امکاناتی را مهیا میسازند که آنها را قادر میسازد تا با شرکتهای برق ارتباط برقرار نموده و زمان چرخه شارژ خود را با در نظر گرفتن همزمان شرایطی چون قیمت پایینتر، تأثیر کمتر بر بار شبکه و کاهش تولید گازهای گلخانهای - هنگامیکه منابع انرژی تجدید پذیر در دسترس هستند - انتخاب نمایند.
خودروهای برقی میتوانند هنگامی که بار شبکه کم است خود را شارژ نموده - جذب نمودن توان اضافی - و در مواقع لزوم این میزان توان ذخیرهشده را به شبکه برگردانند.
.2 تعریف نیروگاه مجازی
برای نیروگاه مجازی درمراجع ومنابع گوناگون تعاریف متفاوتی ارائه شده است که عبارتند از:
الف - به گروهی ازمنابع انرژی پراکنده که تحت یک مدیریت وکنترل مرکزی قرارگرفته اند. [5 ]
ب - تجمیع گروهی ازواحدهای تولید پراکنده، بارهای قابل تنظیم وسیستم های ذخیره که مانند یک نیروگاه واحد عمل می کنند.
ج - ترکیبی ازمنابع انرژی پراکنده2 باتکنولوژی های متفاوت والگوهای بهره برداری گوناگون که درسطح شبکه توزیع پخش شده اند
.3 تابع هدف
ورود خودروهای برقی به شبکه برق باهدف تأمین نیازهای حملونقل است اما وجود باتری بزرگ در آنها موجب شده است که بتوان از آنها بهعنوان رزروعملیاتی و باهدف بهبود پروفایل بار در بستر شبکه هوشمند مورد بهرهبرداری قرار گیرد. بهبود پروفایل بار به معنی پیک سایی و پر کردن درهها - انتقال بار - است بهنحویکه پروفایل بار به صاف شدن میل پیدا کند. با صاف شدن این منحنی هزینههای تولید توان الکتریکی کاهش زیادی پیدا میکند زیرا نیاز به تأمین توان توسط نیروگاههای پیک سا در ساعات اوج مصرف که گرانقیمتاند کاهش می یابد تابع هدف ما به صورت تابع هزینه - 1 - و - - 2تعریف می شودکه مقدارآن بایدحداقل شود:
درمعادله - 1 - و - - 2 داریم: Ploss :تلفات توان
Soc :هزینه شارژودشارژباتری خودرو - شامل:قیمت باتری، طول عمر باتری ومسافت پیموده شده - درتابع هدف قیود عبارتند از:
- پخش بار -تعداددفعات شارژودشارژباتری خودرو وظرفیت آن
.4 منحنی بار باس
بهمنظور شرکت در شبیهسازی از فرمت منحنی بار 24 ساعته با مصرف متوسط 25 مگاوات برای باس استفاده شده است.
شکل -1منحنی بار 24 ساعت مبنا
.5 منحنی بار خودروهای برقی
بار خودروهای برقی به پارامترهای مختلفی ازجمله انرژی موردنیاز هر خودرو و زمان شروع به شارژ بستگی دارد. عدم قطعیت پارامترهای دخیل در پروفایل بار باعث شده است که نتوان بهصورت دقیق بار خودروهای برقی را محاسبه کرد
شکل-2 منحنی زمان بازگشت خودروها
با توجه به اینکه خودروهای برقی قابل اتصال به شبکهاند، لذا انرژی موردنیاز برای شارژ باتری را میتوان از شبکه تأمین نمود که به این قابلیت، شبکه به خودروG2V1 می گویند. همچنین هنگامیکه خودرو به شبکه متصل است باتری میتواند انرژی ذخیرهشده را به شبکه پس بدهد که به آن، قابلیت تأمین بار شبکه توسط خودرو V2G2 گفته میشود. پس انتظار میرود در صورت شرکت خودروهای برقی در رزرو عملیاتی قسمتی از پروفایل بارش بهصورت منفی - تولید - درآید.
.6 شبیه سازی وسناریوها
بهمنظور مقایسه روشهای شبیهسازیشده و باهدف تعیین بهترین روش برای کنترل شارژ خودروهای برقی، این مقاله ورود خودروهای برقی را به شبکه در هفت سناریو موردبررسی و شبیهسازی قرار میدهد.
- سناریو اول
در این سناریو هیچ کنترل شارژی بر روی خودروهای برقی انجام نمیگیرد و آنها بهعنوان بار اضافی و باهدف تأمین نیاز حملونقل به شبکه متصل میشوند. این سناریو بدترین حالت ممکن از ورود بار تحمیلی خودروهای برقی به شبکه خواهد بود. این سناریو به شبکه هوشمند نیازی ندارد.
