برنامه ‌ریزی بهینۀ مدیریت بارهای کنترل ‌پذیر و مشارکت واحدهای تولید همزمان برق و حرارت در حضور ذخیره ‌ساز الکتریکی

نویسندگان

دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

با گسترش منابع تولید پراکنده در ریزشبکه‌های صنعتی، استفاده از یک سیستم مدیریت انرژی برای برنامه‌ریزی بهینۀ مشارکت منابع تولید و مصرف با هدف کاهش هزینۀ بهره‌برداری مورد اهمیت واقع شد. با تثبیت تجدید ساختار در سیستم‌های قدرت و افزایش بهای انرژی در بعضی ساعات روز، برنامۀ مدیریت سمت بار از سوی مصرف‌کنندگان موردتوجه بیشتری قرار گرفته است. در این مقاله، در ابتدا مدلی جدید برای برنامه‏ریزی بارهای کنترل‏پذیر ارائه شده است. سپس به برنامه‏ریزی بهینۀ منابع انرژی برای یک ریزشبکۀ صنعتی با بارهای الکتریکی و حرارتی با استفاده از تکنیک برنامه‌ریزی مختلط با اعداد صحیح پرداخته شده است. منابع انرژی ریزشبکه‌های صنعتی، واحدهای تولید همزمان برق و حرارت، پیل سوختی، پنل خورشیدی، ذخیره‏ساز الکتریکی، تبادل با شبکۀ بالادست و بارهای کنترل‏پذیر است. روش پیشنهادی در یک شبکۀ نمونه اجرا شده و کارایی مدل پیشنهادی نمایش داده شده است.

کلیدواژه‌ها


[1] امرایی تورج، فتوحی فیروزآباد محمود، رنجبر علیمحمد، مظفری بابک، «تعیین اندازه و محل بهینه تولیدات پراکنده به‌منظور افزایش بارگذاری سیستم»، نوزدهمین کنفرانس بین‌المللی برق، تهران 1383. [2] Gonen, T., Electric Power Distribution System Engineering, McGraw-Hill Company, 1986. [3] علی اکبر گلکار مسعود، «طراحی و بهره‌برداری از سیستم‌های توزیع انرژی»، تهران، انتشارات دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، چاپ دوم، 1380. [4] جدید شهرام، ذکریازاده علیرضا، «شبکه‌های توزیع هوشمند»، انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران، چاپ اول، 1391. [5] جورابیان محمود، قره‌پتیان گئورگ، قاسمی حسین، «ریزشبکه‌ها و شبکه‌های توزیع فعال»، انتشارات دانشگاه شهید چمران اهواز، چاپ اول، 1392. [6] Pepermans, G., Driesen, J., Haeseldonckx, D., Belmans, R., D’haeseleer, W., "Distributed Generation: Definition, Benefits and Issues", Elsevier Energy Policy 33, pp. 787–798, 2005 [7] El-Khattam, W., Salama, M. M. A., "Distributed Generation Technologies, Definitions and Benefits", Elsevier Electric Power Systems Research, Vol. 71, pp. 119–128, 2004. [8] سلسله گزارشات تخصصی سیستم‌های اندازه‌گیری و شبکۀ هوشمند، سازمان بهره‌وری انرژی ایران (سابا)، www.saba.org.ir [9] اعلمی حبیب‌الله، یوسفی غلامرضا، پارسا مقدم محسن، «تأثیر برنامه‌های پاسخ‌گویی بار بر منحنی مصرف برق روزانه کشور»، نشریه مهندسی برق و کامپیوتر ایران، شماره 4، صفحه 308ـ316، 1387. [10] شایسته ابراهیم، کاظم‌پور سیدجلال، تیمورزاده بابلی پیام، اعلمی حبیب‌الله، «اختصاص میزان تشویقی بهینه صنایع حاضر در برنامه پاسخ‌دهی بار با استفاده از ارزیابی اقتصادی در ایران»، چهاردهمین کنفرانس شبکه‌های توزیع نیروی برق، 1388. [11] Lasseter, R. H., Akhil, A., Marnay, C., Stephens, J., Dagle, J., Guttromson, R., Meliopoulous, A., Yinger, R., Eto, J., "The CERTS Microgrid Concept", White Paper for Transmission Reliability [12] Rahman, S., Pipattanasomporn, M., Teklu, Y. "Intelligent Distributed Autonomous Power System (IDAPS)", in: IEEE Power Engineering Society General Meeting, pp. 1–8, 2007. [13] Parisio, A., Glielmo, L., "Mixed Integer Linear Formulation for Microgrid Economic Scheduling", IEEE International Conference on Smart Grid Communications, pp. 505-510, 2011. [14] Morais, H., Kadar, P., Faria, P., Vale, Z. A., Khodr, H. M., "Optimal Scheduling of a Renewable Micro-grid in an Isolated Load Area Using Mixed-integer Linear Programming", Renewable Energy, Vol. 35, pp. 151–156, 2010. [15] Panta, S., Premrudeepreechacham, S., "Economic Dispatch for Power Generation Using Artificial Neural Network", 7th Internatonal Conference on Power Electronics, ICPE'07 Conference in Daegu, Korea, 2007. [16] Xiong, W., Xiuli, W., "Optimal Management of Microgrid Using Particle Swarm Optimization Algorithm", International and Control Engineering (ICECE 2011 ), pp. 1141-1144, Sep. 2011. [17] Basu, A. K., and et al., "Planned Scheduling for Economic Power Sharing in a CHP-Based Microgrid", IEEE Trans. Power Systems, Vol. 27, pp. No. 1, pp. 30-38, Feb. 2012. [18] Li, Y., Pedroni, N., Zio, E., "A Memetic Evolutionary Multi-Objective Optimization Method for Environmental Power Unit Commitment", IEEE Trans. Power Systems, Vol. 28, No. 3, Aug. 2013. [19] ارمکان محمد، ذکریازاده علیرضا، جدید شهرام، «برنامه‌ریزی ریزشبکه‌های یکپارچه در بازار برق با حضور منابع تولید پراکنده و بارهای پاسخ‌گو در شبکۀ توزیع هوشمند»، بیست و هفتمین کنفرانس بین‌المللی برق، 1391. [20] Logenthiran, T., Srinivasan, D., Khambadkone A. M., "Multi-agent System for Energy Resource Scheduling of Integrated Microgrids in a Distributed System", Electric Power Systems Research, Vol. 81, pp. 138-148, Aug. 2010. [21] Havela, P., Simovicb, T., "Optimal Planning of Cogeneration Production with Provision of Ancillary Services", Electric Power Systems Research, Vol. 95, pp. 47-55, 2013. [22] Fossati, J. P., Galarza, A., Martn-Villate, A., Echeverr, J. M., Fontn, L. "Optimal Scheduling of a Microgrid with a Fuzzy Logic Controlled Storage System", Electric Power Systems Research, Vol. 68, pp. 61-70, 2015. [23] Abdolmohammadi, H. R., Kazemi, A., "A Benders Decomposition Approach for a Combined Heat and Power Economic Dispatch", Energy Conversion and Management, Vol. 71, pp. 21-31, 2013. [24] Mohammadi-Ivatloo, B., Moradi-Dalvand, M., Rabiee, A., "Combined Heat and Power Economic Dispatch Problem Solution Using Particle Swarm Optimization With Time Varying Acceleration Coefficients", Electric Power Systems Research, Vol. 95, pp. 9-18, 2013. [25] Aghaei, J., Alizadeh, M. I., "Multi-objective Self-Scheduling of CHP (Combined Heat and Power)-based Microgrids Considering Demand Response Programs and ESSs (Energy Storage Systems)", Energy, 2013. [26] Kia, M., Setayesh-Nazar M., Sepasian, M. S., Heidari, A., Siano, P., "Optimal Day Ahead Scheduling of Combined Heat and Power Units With Electrical and Thermal Storage Considering Security Constraint of Power System", Energy, Vol. 120, pp. 241-252, 2017. [27] وطن‌پور محسن، صادقی یزدانخواه احمد، نظری یوسف، «برنامه‌ریزی تولید همزمان انرژی الکتریکی و حرارتی با درنظرگرفتن اثر دریچه‌های بخار و نواحی ممنوعه تولید توسط الگوریتم ترکیبی BF-PSO»، نشریه علمی پژوهشی مهندسی و مدیریت انرژی، سال 6، شماره 3، صفحه 2ـ13، پاییز 1395. [28] یوسفیان مرتضی، ستایش نظر مهرداد، «کاهش هزینه‌های تأمین انرژی مصرف‌کننده خانگی با بهره‌برداری مبتنی بر قیمت ریزواحد تولید همزمان برق و حرارت»، نشریه علمی پژوهشی مهندسی و مدیریت انرژی، سال 5، شماره 4، صفحه 12ـ25، زمستان 1394. [29] Derakhshandeh, S., Masoum, A., Deilami, S., Masoum, M., Hamedani-Golshan, M., "Coordination of Generation Scheduling with PEVs Charging in Industrial Microgrids", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 28, No. 3, pp. 3451–3461, 2013. [30] Federal Energy Regulatory Commission, "Holesale Competition in Regions with Organized Electric Markets", FERC Order, No. 719, Available at http://www.ferc.gov. [31] Yong, F., L. Zuyi, et al., "Coordination of Midterm Outage Scheduling with Short-Term Security-Constrained Unit Commitment", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 24, No. 4, pp. 1818-1830, 2009. [32] Shahidehpour, M., Marwali, M., "Maintenance Scheduling in Restructured Power Systems", Kluwer Academic Publishers, 2000. [33] Iga, A., Ishihara, Y., "Characteristics and Embodiment of the Practical Use Method of Monthly Temperature Coefficient of the Photovoltaic Generation System", IEE Japan Transaction Power Energy, Vol. 126, No. 8, pp. 767–775, 2006. [34] GAMS User Guide, https://www.GAMS.com. [35] GAMS Development Corporation, How to run a model with GAMS/CPLEX, Washington D.C. Available at http://www.gams.com/solvers/