شاخصی جدید برای ارزیابی کمی تاب‌آوری شبکۀ توزیع در حضور منابع تولید پراکنده

نویسندگان

1 دانشگاه بیرجند

2 داشگاه صنعتی بیرجند

چکیده

تاب‌آوری به‌صورت توانایی سیستم برای حفظ یک سطح قابل قبول از عملکرد در برابر یک اغتشاش شدید و بازگشت در یک دورۀ زمانی مناسب تعریف می‌شود. بروز شرایط نامساعد آب‌وهوایی و حوادث طبیعی همواره منجر به تحمیل خسارات و خاموشی‌های گسترده در سطح شبکه‌های توزیع شده است؛ که تعداد و شدت این رخدادها در سال‌های اخیر اغلب رو به فزونی بوده است. لذا ارزیابی تاب‌آوری شبکه و توانایی بازگشت‌پذیری آن در مقابله با شرایط نامساعد جوی، کاهش میزان تأثیرپذیری شبکۀ توزیع برق در مقابل رخداد حوادث قهری می‌بایستی جزو اولویت‌های برنامه‌ریزی برای طراحی و بهره‌برداری از شبکه قرار گیرد. در این مقاله، در ابتدا مفهوم تاب‌آوری و مشخصه‌های آن تعیین و در ادامه با مدل‌سازی حوادث طبیعی متداول مانند سیل و طوفان، به معرفی شاخص جدید برای ارزیابی تاب‌آوری در شبکه‌های توزیع در حضور منابع تولید پراکنده پرداخته شده است. مدل پیشنهادی ارائه‌شده برای ارزیابی کمی تاب‌آوری بر روی یک شبکۀ نمونۀ واقعی اعمال شده و در نهایت تأثیر منابع تولید پراکنده بر روی تاب‌آوری شبکۀ توزیع با استفاده از این شاخص مورد مطالعه قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها


[1] Campbell, R. J., "Weather-Related Power Outages and Electric System Resiliency", Congressional Research Service, Library of Congress, 2012. [2] Khodaei, A., "Resiliency-Oriented Microgrid Optimal Scheduling", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 5, No. 4, pp. 1584-1591, 2014. [3] Panteli, M. and Mancarella, P., "Influence of Extreme Weather and Climate Change on the Resilience of Power Systems: Impacts and Possible Mitigation Strategies", Electric Power Systems Research, Vol. 127, pp. 259–270, 2015. [4] Lorca, J. A. and Sun, X. A., "Adaptive Robust Optimization with Dynamic Uncertainty Sets for Multi-Period Economic Dispatch under Significant Wind", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 30, No. 4, pp. 1702–1713, Jul. 2015. [5] Wang, Y., Chen, C., Wang, J. and Baldacci, R., "Research on Resilience of Power Systems under Natural Disasters-a Review", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 31, No. 2, pp. 1604–1613, 2016. [6] صادقی، محمود، کلانتر، محسن، «کاهش هزینه‌های سالیانۀ سیستم توزیع به کمک واحدهای تولید پراکنده پاک»، نشریه مهندسی و مدیریت انرژی، جلد 6، شمارۀ 4، صفحه 14-25، 1395. [7] رحیمی، توحید، زارع، کاظم، «تخصیص هزینه‌های ثابت به روش ترکیبی و جدید در شبکه‌های توزیع شعاعی در حضور منابع تولید پراکنده»، نشریه مهندسی و مدیریت انرژی، جلد 5، شمارۀ 3، صفحه 2-13، 1394. [8] شریعت‌خواه، محمدحسین، حقی‌فام، محمودرضا، افکوسی پاقلعه، محمد، «مکان‌یابی هم‌زمان منابع تولید پراکنده و خازن در شبکه‌های توزیع و تعیین آرایش بهینۀ آن»، نشریه مهندسی و مدیریت انرژی، جلد 1، شمارۀ 1، صفحه 11-18، 1390. [9] Panteli, M. and Mancarella, P., "Operational Resilience Assessment of Power Systems under Extreme Weather and Loading Conditions", in Proc. IEEE PES General Meeting, pp. 1-5, 2015. [10] امینی‌فر، فرخ، فرهومندی، متین، «مفاهیم و مبانی ارزیابی تاب‌آوری در شبکه‌های برق»، مجله انجمن مهندسی برق و الکترونیک ایران، جلد 15، شمارۀ 3، صفحه 83-91، 1397. [11] سلمانیان شفا، علیرضا، مشکینی، محمدحسین، پورباقری، محمود، «بررسی میزان تاب‌آوری شبکه‌های توزیع نیروی برق در شرایط بحران»، نوزدهمین کنفرانس اپتیک و فوتونیک ایران و پنجمین کنفرانس مهندسی فوتونیک ایران، زاهدان، دانشگاه سیستان و بلوچستان، 1391. [12] نوبهاری، ژاله، رامشخواه، فیروزه، «بررسی تاب‌آوری شبکۀ توزیع تهران بزرگ در حادثۀ زلزله و شبیه‌سازی مودهای اصلی خرابی ساختمان پست با ETABS»، سی‌وسومین کنفرانس بین‌المللی برق، ایران، تهران، 1397. [13] Zhang, B., Dehghanian, P. and Kezunovic, M., "Optimal Allocation of PV Generation and Battery Storage for Enhanced Resilience", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 10, No. 1, pp. 535–545, 2019. [14] Attoh-Okine, N.O., Cooper, A.T. and Mensah, S.A., "Formulation of Resilience Index of Urban Infrastructure using Belief Functions", in IEEE Systems Journal, Vol. 3, No. 2, pp. 147-153, 2009. [15] Chanda, S., "Measuring and Enabling of Resiliency using Multiple Microgrids", Microgrid Symposiums, Master’s Thesis, Washington State University, 2015. [16] Panteli, M., Trakas, D. N., Mancarella, P. and Hatziargyriou, N. D., "Boosting the Power Grid Resilience to Extreme Weather Events Using Defensive Islanding", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 7, No. 6, pp. 2013-2922, 2016. [17] Katiraei, F., Iravani, M. R. and Lehn, P. W., "Micro-grid Autonomous Operation during and Subsequent to Islanding Process", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 20, No. 1, pp. 248–257, 2005. [18] Liu, W., Sun, L., Lin, Z., Wen, F. and Xue, Y., "Multi-Objective Restoration Optimisation of Power Systems with Battery Energy Storage Systems", in IET Generation, Transmission & Distribution, Vol. 10, No. 7, pp. 1749-1757, 2016. [19] Ma, S., Chen, B. and Wang, Z., "Resilience Enhancement Strategy for Distribution Systems under Extreme Weather Events", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 9, No. 2, pp. 1442–1451, 2018. [20] Yuan, W., Wang, J., Qiu, F., Chen, C., Kang, C. and Zeng, B., "Robust Optimization-Based Resilient Distribution Network Planning Against Natural Disasters", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 7, No. 6, pp. 2817–2826, 2016. [21] Li, J., Ma, X., Liu, C. and Schneider, K. P., "Distribution System Restoration with Microgrids using Spanning Tree Search", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 29, No. 6, pp. 3021–3029, 2014. [22] Manshadi, S. D. and Khodayar, M. E., "Resilient Operation of Multiple Energy Carrier Microgrids", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 6, No. 5, pp. 2283-2292, 2015. [23] Xu, Y., Liu, C.C., Schneider, K. and Ton, D., "Toward a Resilient Distribution System", in Proc. IEEE PES General Meeting, pp. 1–5, 2015. [24] Gao, H., Chen, Y., Xu, Y. and Liu, C., "Resilience-Oriented Critical Load Restoration using Microgrids in Distribution Systems", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 7, No. 6, pp. 2837-2848, 2016. [25] Wang, S., Li, Z., Wu, L., Shahidehpour, M. and Li, Z., "New Metrics for Assessing the Reliability and Economics of Microgrids in Distribution Systems", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 28, No. 3, pp. 2852-2861, 2013. [26] Chen, C., Wang, J., Qiu, F. and Zhao, D., "Resilient Distribution System by Microgrids Formation after Natural Disasters", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 7, No. 2, pp. 958–966, Mar. 2016. [27] Hatziargyriou, N., Asano, H., Iravani, R. and Marnay, C., "Microgrids", IEEE Power and Energy Magazine, Vol. 5, No. 4, pp. 78–94, 2007.