بخشی از مقاله
منابع :
[١] رجائي امير حسين ، پارسا مقدم محسن ، ” امکان سـنجي کـاربرد خودروهاي برقي بعنوان نيروگاههاي توليد پراکنده “، ششمين همـايش ملي انرژي ، ٢٠٠٧.
[٢] " خودروهاي برقي " سازمان بهره وري انـرژي ايـران (سـابا)، آبـان .1390
[٣] خوشيان ايمـان ، رجبـي مشـهدي مصـطفي ، حيـدري رسـول ،" بررسي نقش خودروهاي برقي متصل به شبکه در مساله در مـدار قـرار گرفتن نيروگاهها" ، بيسـت و هشـتمين کنفـرانس بـين المللـي بـرق ، .2013
[٤] سالاري الهه ، رشيدنژاد مسعود ، آيين مرتضي ، طالبي زاده احسان ،” برنامه ريزي بهينه توليد انرژي الکتريکي در حضور خودروهاي برقي “ بيست و هشتمين کنفرانس بين المللي برق ، ٢٠١٣.
مقدمه
مصارف بالاي سوخت توسط وسايل نقليه موتوري نظير اتومبيل ، موتور سيکيلت و ... در سطح جهان با توجه به کاهش منابع سوخت فسيلي و آلايندگي زياد محيط زيست توسط اين مصرف کنندگان ، موجب توجـه روز افزون به استفاده از تجهيزات استفاده کننده از ساير منـابع انـرژي گشته است . مطابق بررسي ها، چنانچه رونـد مصـرف انـرژي بـه شـکل موجود ادامه پيدا کند، ميزان دي اکسيد کربن موجود در محيط زيست تا سال ٢٠٥٠ به دو برابر ميزان آن در سال ٢٠٠٥ خواهد رسـيد[ ٢ ].
که از ديدگاه مسايل زيست محيطي قابل قبـول نخواهـد بـود. يکـي از مناسب ترين روش ها جهت دسـتيابي بـه کـاهش آلـودگي ، اسـتفاده از توليد پراکنده انرژي در محل مصرف و توليد همزمان بـرق و حـرارت و استفاده از وسـايل نقليـه موتـوري کـه نيـروي محرکـه آنهـا از انـرژي الکتريکي شبکه يا باتري تامين مي شود، است . در کشور ما، ارزان بودن حامل هاي انرژي از دلايل افزايش مصـرف بي رويه سوخت هاي فسيلي بوده است که با آغاز طرح هدفمندي يارانه اين مصرف بشکل مناسبي مديريت گرديده است ، با اين وجود آلودگي شديد هوا که بخشي از آن بـه دليـل مصـرف روزانـه ٦٠ ميليـون ليتـر بنزين در کشور است ، و محدوديت منابع نفتي و هزينه هاي زياد توليد بنزين در کنار کيفيت پايين خودرو و فرسودگي آنها با توجـه بـه عـدم خروج آنهـا از چرخـه حمـل و نقـل کشـور پـس از پايـان طـول عمـر استاندارد که موجب افزايش مصرف بنزين در آنها مي شود همگـي بـر لزوم همگاني با تلاش هاي جهاني در راسـتاي دسـتيابي بـه تکنولـوژي خودروهاي برقي تاکيد دارد. لذا با افزايش خودروهاي برقي و پيشرفت تکنولوژي خودروهاي برقي در سال هاي اخير و قابليت اتصـال آنهـا بـه شبکه قدرت ، مي تواند مزيت هـايي بـراي شـبکه داشـته باشـد. در ايـن خصوص شارژ و دشارژ شدن باتري هاي خودروهاي برقـي مي توانـد بـه نحو قابل توجهي تـاثير در پخـش بـار اقتصـادي نيروگـاه هـا و ميـزان آلاينـدگي کـه از سـوخت هاي فسـيلي خودروهـاي احتـراق داخلـي و نيروگاه ها بوجود مـي آيـد ، داشـته باشـد[٨]. خودروهـاي الکتريکـي مي توانند بطور قابل توجهي وابستگي هاي سيستم قدرت را به واحدهاي پرهزينـه کـاهش دهنـد و همچنـين خودروهـاي برقـي بطـور مـوثري مي تواند بارهاي متغيير و پيک بار را اداره و قابليت اطمينان سيسـتم را افزايش دهد [٤]. سيستم توليد شـبکه هايي ماننـد ايـران کـه تـا حـدود زيـادي بـه نيروگاه هاي گازي و حرارتـي وابسـته اسـت ، و سـوخت آنهـا از طريـق سوخت هاي فسيلي تامين مي شود، لذا همين امر باعـث ايجـاد هزينـه هاي زياد و آلايندگي محيطـي ميشـود. بنـابراين بهينـه سـازي منـابع توليدي براي تامين تقاضاي بار با کمترين هزينه هدف اصلي مي باشـد.
مشکل اصلي در سيستمهاي قدرت بـزرگ و بـا تعـداد زيـاد واحـدهاي توليدي ، زياد بودن تعداد متغيرهاي بهينه سازي و قيـود مسـاله اسـت .
تعداد اين متغييرها و قيود با افزايش انـدازه شـبکه بـه شـدت افـزايش مي يابد. بنابراين براي يافتن نقطه عملکرد سيستم جهـت بهره بـرداري ، هدف ، انجام يک بهينه سازي اسـت . حضـور خودروهـاي الکتريکـي در مساله در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها ضمن هبود هزينه و مز ي ي د گر، با توجه به قيود محدوديتي موجود در خودروها، باعث پيچيدگي مساله UC مي شود. در اين مقاله هدف اين است که ضمن بررسـي سـاختار و فرمولاسـيون مسـاله در مـدار قـرار گـرفتن نيروگاه هـا ، تـاثير حضـور خودروهاي الکتريکي بر روي هزينه بهره برداري بررسي شود.
٢. مدل سازي مساله
٢-١- تابع هدف
٢-١-١-هزينه سوخت
هر واحد حرارتـي داراي منحنـي مشخصـه اي اسـت کـه معـرف تـوان خروجي و هزينه سوخت مي باشد. به منظور انجـام مـوثر محاسـبات از اين منحني مشخصه ها که عمدتا درجه دوم اسـت اسـتفاده شـده و بـا استفاده از نرخ گرماي واحدها و نيز اطلاعات مربوط به قيمت سـوخت ، هزينه ي سوخت مصرفي محاسبه مي شود. در اين مقالـه از رابطـه زيـر براي تابع هزينه سوخت استفاده شده است .
کــه در آن a و b و c ضــرايب مثبــت هزينــه ســوخت واحــد i مي باشند.
٢-١-٢-انتشار آلاينده
براي توليد برق سازگار با محيط ، بايـد اثـرات انتشـار آلاينـده در نظـر گرفته شود. همانند منحني هزينه سوخت ، منحني انتشار آلاينده ها نيز مي تواند به عنوان تابع چند جمله اي بيان شـود. در ايـن تحقيـق تـابع درجه دوم براي منحني انتشار به شرح زير در نظر گرفتـه شـده اسـت
کــه در اينجــا αi و βi و γi ضــرايب انتشــار آلاينــدگي واحــد i ام ميباشند.
٢-١-٣-هزينه راه اندازي و خاموش کردن واحدهاي حرارتي
همانطور که مي دانيم براي ورود يـک واحـد حرارتـي بـه مـدار، مقـدار مشخصي انرژي مصرف مي شود. زيـرا درجـه حـرارت و فشـار بايـد بـه آهستگي تغيير نمايـد تـا واحـد وارد محـدوده کـار نـامي خـود شـود، همچنين روشن و خاموش کردن يک واحد حرارتي يا حتـي افـزايش و کاهش توان خروجي آن به ميزاني اندک ، سبب تنش هاي مکانيکي زياد در سمت توربين مي شود. تنش هاي بيش از حد، سبب خرابي و کاهش عمر نيروگاه مي شود. اين انرژي صرف شده ، توليد انرژي مـوثري بـراي نيروگــاه نداشــته و هزينــه اي را در بــر دارد [٩و٥]. بنــابراين معمــولا محدوديتي براي اين تغييرات در نظر مي گيرند تا از اين تجهيزات گران قيمت حفاظت شود. اعمال اين قيود حفـاظتي ، سـبب ضـرر در کوتـاه مدت و منفعت بلند مدت مي شود. در ايـن تحقيـق هزينـه راه انـدازي بصورت يک عدد ثابت بـراي هـر نيروگـاه در نظـر گرفتـه شـده اسـت .
همچنين خاموش کردن واحدهاي حرارتي داراي هزينه اي است که اين هزينه براي هـر واحـد داراي ميزانـي مشـخص اسـت . در واقـع هزينـه خاموش کردن واحدهاي خارج شده از مدار ثابت است و معمـولا بـراي سيستمهاي استاندارد صفر در نظر گرفته مي شود[٣].
بنابراين تابع هدف بهينه سـازي هزينـه و انتشـار آلاينـدگي بـراي مساله در مدار قرار گرفتن نيروگاه ها با حضور خودروهاي الکتريکـي بـه شکل زير مي باشد.
پنالتي فاکتور انتشار آلايندگي ( ᴪ ) با استفاده از رابطه زیر به دست می اید .
٢-٢-قيدها و محدوديت هاي مساله
٢-٢-١-قيد توازن توان سيستم
مهمترين قيد اين مساله بهينه سازي ماننـد هـر مسـاله در مـدار قـرار گرفتن نيروگاه هاي ديگري قيد تعادل مصـرف شـبکه و مجمـوع توليـد واحدها در هر ساعت است . در هر بازه زماني مقدار توليـد کـل واحـدها بايد مساوي مجموع بار سيستم قدرت باشد.
