بررسی تأثیر کاهش محافظه‌کارانۀ ولتاژ بر برنامه‌ریزی بهره‌برداری بهینۀ شبکۀ‌ توزیع هوشمند در حضور خودروهای الکتریکی

نویسندگان

دانشگاه ارومیه

چکیده

در شبکه‌های توزیع شعاعی، به‌منظور تأمین ولتاژ با کیفیت به مشترکین انتهایی در محدودۀ مجاز بهره‌برداری، دامنۀ ولتاژ در محل پست توزیع و گره‌های ابتدایی فیدر در مقادیر بالاتری از مقدار نامی تنظیم می‌گردد. با توجه به اینکه مقدار توان اکتیو و راکتیو مصرفی بارها وابسته به ولتاژ گره مربوطه است، این موضوع در گره‌های ابتدایی فیدرهای شعاعی که با افزایش ولتاژ بهره‌برداری از مقدار نامی شبکه مواجه می‌شوند، منجر به افزایش توان مصرفی مشترکین و هزینۀ بهره‌برداری می‌گردد. بر این اساس، این مقاله به ارائۀ یک سیستم مدیریت توزیع مبتنی بر کاهش محافظه‌کارانۀ ولتاژ به‌منظور بهره‌برداری بهینۀ شبکه و کاهش توان مصرفی بارها می‌پردازد. در روش ارائه‌شده، به‌منظور بررسی تأثیر کاهش محافظه‌کارانۀ ولتاژ، مدل واقعی بارها در نظر گرفته می‌شود. مدل ارائه‌شدۀ برنامه‌ریزی همزمان توان اکتیو و راکتیو اینورتر تجمیع‌کنندۀ خودروی الکتریکی را مد نظر قرار داده و با کنترل ولتاژ/توان راکتیو توزیع‌شده، به‌دنبال کنترل مؤثر ولتاژ در طول فیدر است. از این طریق، دامنۀ ولتاژ در گره‌های ابتدایی کاهش یافته و در نتیجه، توان مصرفی این گره‌ها و هزینۀ بهره‌برداری شبکه کاهش می‌یابد. همچنین، بهبود در شاخص‌های فنی بهره‌برداری از شبکه نیز مدنظر قرار دارد. بدین منظور، تلفات توان در فیدرهای توزیع نیز مورد توجه قرار گرفته و با توسعۀ مدلی چندهدفه بهره‌برداری بهینۀ شبکه حاصل می‌گردد. روش ارائه‌‌شده بر روی یک شبکۀ توزیع نمونه شبیه‌سازی شده و نتایج به‌دست‌آمده مورد تحلیل قرار گرفته‌اند.

کلیدواژه‌ها


[1] Cagri, V., Sahin, D., Kocak, T., Ergut, S., Buccella, C., Cecati, C., Hancke, G. P., "A Survey on Smart Grid Potential Applications and Communication Requirementsi", IEEE Transactions on Industrial Informatics, Vol. 9, No. 1, pp. 28-42, 2013. [2] Farhangi, H. "A Road Map to Integration: Perspectives on Smart Grid Developmenti", IEEE Power & Energy Magazine, Vol.12, No.3, pp.52-66, 2014. [3] Rahimi, S., Marinelli, M., Silvestro, F., "Evaluation of Requirements for Volt/Var Control and Optimization Function in Distribution Management Systems", IEEE International Conference of Energy and Exhibition (ENERGYCON), pp. 331-336, 2012. [4] Zakariazadeh, A., Jadid, S., Siano, P., "Economic-Environmental Energy and Reserve Scheduling of Smart Distribution Systems: A Multiobjective Mathematical Programming Approach", Energy Conversion and Management, Vol. 78, pp. 151-164, Feb. 2014. [5] Mazidi, M., Monsef, H., Siano, P., "Incorporating Price-Responsive Customers in Day-Ahead Scheduling of Smart Distribution Networks", Energy Conversion and Management, Vol. 115, pp. 103 –116, 2016. [6] ANSI Standard. Electrical Power Systems and Equipment – Voltage Ratings: C 84.1-1995; 1995. [7] Preferred Voltage Levels for AC Systems, 0 to 50000 V, Standard: CAN3- C235-83(R2000), 2000. [8] Manbachi, M., Farhangi, H., Palizban, A., Arzanpour, S., "Maintenance Scheduling of Volt-VAR Control Assets in Smart Distribution Networks Using Advanced Metering Infrastructure", Canadian Journal of Electrical and Computer Engineering, Vol. 39, No. 1, pp. 26-33, 2016. [9] Feltrin, A. P., Quinjano, D. A., Mantovani, J. R. S., "Volt-VAR Multiobjective Optimization to Peak-Load Relief and Energy Efficiency in Distribution Networks,” IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 30, No. 2, pp. 618-626, 2015. [10] Antonio, P.F., Rodezno, D.Q., Mantovani, J.R.S., “Volt-VAR Multiobjective Optimization to Peak-Load Relief and Energy Efficiency in Distribution Networksi", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 30, No. 2, pp. 618-626, 2011. [11] Borghetti, A., Napolitano, F., Nucci, C. A., "Volt/VAr Optimization of Unbalanced Distribution Feeders via Mixed Integer Linear Pprogramming", 18th Power Systems Computation Conference, pp. 1-7, 2014. [12] Manbachi, M., Nasri, M., Shahabi, B., Farhangi, H., A. Palizban, Arzanpour, S., Moallem, M., Lee, D. C., "Real-Time Adaptive VVO/CVR Topology using Multi-Agent System and IEC 61850-based Communication Protocol", IEEE Transactions on Sustainable Energy, Vol. 5, No.2, pp. 587-597, 2014. [13] Niazi, A. N., Sheikholeslami, A., Varaki, A. R. K., "Global Generation Maintenance Scheduling with Network Constraints, Spinning Reserve, Fuel, and Energy Purchase from Outside", IEEE Electrical Power and Energy Conference (EPEC), pp. 330–336, 2012. [14] Environmental Assessment of Plug-In Hybrid Electric Vehicles, Available Online: www.energy.gov. [15] Shao, S., Zhang, T., Ipattanasomporn, M., Rahman, S., "Impact of TOU Rates on Distribution Load Shapes in a Smart Grid with PHEV Penetration", IEEE Transmission and Distribution Conference and Exposition, pp. 1-6, 2010. [16] Weiller, C., "Plug-in Hybrid Electric Vehicle Impacts on Hourly Electricity Demand in the United States", Energy Policy, Vol. 39, No. 6, pp. 3766–78. 2011. [17] Xing, H., Fu, M., Lin, Z., Mou, Y., "Decentralized Optimal Scheduling for Charging and Discharging of Plug-in Electric Vehicles in Smart Grids", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 31, No. 5, pp. 4118-4127, 2016. [18] Clement, K., Haesen, H., Driesen, J., "Coordinated Charging of Multiple Plug-in Hybrid Electric Vehicles in Residential Distribution Grids", IEEE PES Power Systems Conference and Exposition, Seattle, 2009. [19] Gao, S., Chau, K. T., Chan, C. C., Wu, D., "Loss Analysis of Vehicle-to-Grid Operation", IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, pp. 1-6, 2010. [20] Zakariazadeh, A., Jadid, S., Siano, P., "Integrated Operation of Electric Vehicles and Renewable Generation in a Smart Distribution System", Energy Conversion and Management, Vol. 89, pp. 99-110, 2015. [21] Kisacikoglu, M.C., Ozpineci, B., Tolbert, L.M., "Effects of V2G Reactive Power Compensation on the Component Selection in an EV or PHEV Bidirectional Charger", IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, pp. 870-876, 2010. [22] Fasugba, M. A., Krein, P.T., "Gaining Vehicle-to-Grid Benefits with Unidirectional Electric and Plug-in Hybrid Vehicle Chargers", IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), 2011. [23] Marti, J. R., Ahmadi, H., Bashualdo, L., "Linear Power Flow Formulation based on a Voltage-Dependent Load Model", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 28, No. 3, pp. 1682–1690, 2013. [24] Hamidi, A., Nazarpour, D., Golshannavaz, S., "Increasing the Renewables Share in Discos Power Provision: An Optimal Charging/Discharging Collaboration through EV Fleets", 21st Electric Power Distribution Conference (EPDC 21), 2016. [25] Bokhari, A., et al., "Experimental Determination of the ZIP Coefficients for Modern Residential, Commercial, and Industrial Loads", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 29, No. 3, 2014. [26] Algarni, A. A. S., Bhattacharya, K., "Disco operation considering DG units and their goodness factors", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 24, No. 4, pp. 1831–1840, 2009. [27] Golshannavaz, S., Afsharnia, S., Aminifar, F., "Smart Distribution Grid: Optimal Day-Ahead Scheduling With Reconfigurable Topology", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 5, No. 5, pp. 2402-2411, 2014.