طراحی بهینۀ ریزشبکۀ چندحاملی با در نظر گرفتن قابلیت اطمینان

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد کاشان

2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک

چکیده

نفوذ بی‌سابقۀ تولیدات پراکنده در شبکۀ انرژی، توزیع شرایط را برای بهره‌وری انرژی توسط ریزشبکه‌ها مهیا کرده است. پیاده‌سازی یک ریزشبکه، مزایای زیادی مانند تعویق سرمایه‌گذاری، کاهش گازهای گلخانه‌ای، بهبود قابلیت اطمینان و کاهش تلفات شبکه را پیشنهاد می‌دهد. شبکۀ انرژی آینده شامل فرم‌های مختلف انرژی است که از طریق ترکیب منابع و ذخیره‌سازهای مختلف تحت مفهوم ریزشبکۀ چندحاملی حاصل می‌شوند. به‌منظور نمایش عملکرد مؤثر این ریزشبکه‌های چندحاملی، بهره‌برداری و طراحی بهینه ضروری است. این مقاله یک استراتژی ترکیبی را به‌منظور پیدا کردن مناسب‌ترین تجهیز از نظر ظرفیت و نوع به همراهی توزیع بهینۀ توان در یک ریزشبکۀ متصل به شبکه با در نظر گرفتن قابلیت اطمینان ارائه می‌کند. در اینجا، سطح مناسب قابلیت اطمینان در فرایند بهینه‌سازی به‌منظور تأمین تقاضاهای چندگانه مورد ارزیابی قرار گرفته است. در مدل پیشنهادی برای ایجاد یک ریزشبکۀ جدید از تجهیزات مختلفی نظیر مولد تولید همزمان برق و حرارت، ترانسفورماتور، سیستم خورشیدی، و گرماساز به همراه ذخیره‌ساز انرژی الکتریکی و حرارتی با نرخ‌های خرابی‌ متفاوت از بین چندین نمونه استفاده شده است. روش برنامه‌ریزی غیرخطی عدد صحیح-آمیخته در نرم‌افزار گمز و الگوریتم ژنتیک در نرم‌افزار متلب برای حل مسئلۀ بهینه‌سازی ترکیبی استفاده‌ شده است. علاوه بر آن، یک برنامۀ پاسخ‌گویی بار بر اساس قیمت محلی به‌منظور تغییر الگوی مصرف پیشنهاد شده است. نتایج شبیه‌سازی قابلیت سیستم را برای توسعۀ برنامه‌ریزی ریزشبکه نشان داده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Nazarpour, D., Golshannavaz, S. and Mahboobkhah, A., "Investigating the effect of load uncertainty on prioritizing demand response programs", Energy Eng. Manag. , Vol. 7, No. 4, pp. 20–27, 2018. [2] Farza, F., Lahiri, S., Kleinberg, M., Gharieh, K. and Jafari, M, "Microgrids for fun and profit: The economics of installation investments and operations", IEEE Power and Energy Magazine (IPEM), Vol. 11, No. 4, pp. 52–58, 2013. [3] Shahidehpour, M. and Clair, J. F., "A functional microgrid for enhancing reliability, sustainability, and energy efficiency", The Electricity Journal, Vol. 25, No. 8, pp. 21-28, 2012. [4] Parhizi, S., Lotfi, H., Khodaei, A. and Bahramirad, S., "State of the art in research on microgrids: A review", IEEE Access, Vol. 3, pp. 890–925, 2015. [5] Favre-perrod, P., Kienzle, F. and Andersson, G., "Modeling and design of future multi-energy generation and transmission systems", Electr. Power Syst, Vol. 20, No. 2, pp. 994–1008, 2010. [6] Guetal, W., "Modeling, planning and optimal energy management of combined cooling, heating and power microgrid: A review", Int. J. Electr. Power Energy Syst, Vol. 54, pp. 26–37, 2014. [7] Geidl, M., Koeppel, G. and Favre-Perrod, P., "The Energy Hub–A powerful concept for future energy systems", Third Annual Carnegie Mellon Conference on the Electricity Industry (TACMCEI), Vol. 6, No. 5, pp. 13 – 14, 2007 [8] Manshadi, S. D. and Khodayar, M. E., "Resilient operation of multiple energy carrier microgrids", IEEE Trans. Smart Grid, Vol. 6, No. 4, pp. 2283–2292, 2015. [9] Nikmehr, N. and Najafi Ravadanegh, S., "Optimal Power Dispatch of Multi-Microgrids at Future Smart Distribution Grids", IEEE Trans. Smart Grid, pp. 1648–1657, 2015. [10] Olivares et al. D. E, "A Centralized energy management system for isolated microgrids", IEEE Trans. Smart Grid, Vol. 5, No. 4, pp. 1864–1875, 2014. [11] Shahmohammadi, A., Moradi-Dalvand, M., Ghasemi, H. and Ghazizadeh, M. S., "Optimal design of multicarrier energy systems considering reliability constraints", IEEE Trans. Power Deliv, Vol. 30, No. 2, pp. 878–886, 2015. [12] Yuyang, M., Jinling, L. and Guodong, Z., "Improved multi-objective particle swarm optimization algorithm based scheduling optimization of grid-connected microgrid", Electr. Power Sci. Eng, Vol. 7, pp. 4–10, 2012. [13] Kinjyo, Y., Asato, B., Yona, A., Senjyu, T., Funabashi, T. and Kim, C.-H., "Optimal operation of smart grid with fuel cell in isolated islands", J. Int. Counc. Electr. Eng, Vol. 2, No. 4, pp. 423–429, 2012. [14] Esmat, A., Magdy, A., ElKhattam, W. and ElBakly, A. M., "A novel energy management system using ant colony optimization for micro-grids", 3rd Int. Conf. Electr. Power Energy Convers. System, pp. 1–6, 2013. [15] Cao, Y., Zhang, Y., Zhang, H., Shi, X. and Terzija, V., "Probabilistic optimal PV capacity planning for wind farm expansion based on NASA data", IEEE Trans. Sustain. Energy, Vol. 8, No. 3, pp. 1291–1300, 2017. [16] Nikmehr, N. and Najafi Ravadanegh, S., "Solving probabilistic load flow in smart distribution grids using heuristic methods", J. Renew. Sustain. Energy, Vol. 7, No. 4, pp. 1–15, 2015. [17] Song, N.-O., Lee, J.-H. and Kim, H.-M., "Optimal electric and heat energy management of multi-microgrids with sequentially-coordinated operations", Energies, Vol. 9, No. 6, pp. 1–18, 2016. [18] Amir, V., Jadid, S. and Ehsan, M., "Probabilistic optimal power dispatch in multi-carrier networked microgrids under uncertainties", Energies, Vol. 10, No. 11, pp. 2–21, 2017. [19] Seifi, H. and Sepasian, M. S., "Electric Power System Planning: Issues, Algorithms and Solutions", Vol. 49. 2011. [20] Ren, H., Gao, W. and Ruan, Y., "Optimal sizing for residential CHP system", Appl. Therm. Eng, Vol. 28, No. 5–6, pp. 514–523, 2008. [21] Gu, M., Tang, Y., Peng, S., Wang, D., Sheng, W. and Liu, K., "Optimal configuration and analysis of combined cooling, heating, and power microgrid with thermal storage tank under uncertainty", J. Renew. Sustain. Energy, Vol. 7, No. 1, pp. 1–14, 2015. [22] Yazdaninejadi, A., Hamidi, A., Golshannavaz, S., Aminifar, F. and Teimourzadeh, S., "Impact of inverter-based DERs integration on protection, control, operation, and planning of electrical distribution grids", Electr. J, Vol. 32, No. 6, pp. 43–56, 2019. [23] Adefarati, T. and Bansal, R. C., "Reliability, economic and environmental analysis of a microgrid system in the presence of renewable energy resources", Applied Energy, Vol. 236, pp. 1089–1114, 2019. [24] Guo, L., Liu,W., Cai, J., Hong, B. and Wang, C., "A two-stage optimal planning and design method for combined cooling, heat and power microgrid system", Energy Convers. Manag, Vol. 74, pp. 433–445, 2013. [25] Bahramirad, S., Reder, W. and Khodaei, A., "Reliability-Constrained Optimal Sizing of Energy Storage System in a Microgrid", IEEE Trans. Smart Grid, Vol. 3, No. 4, pp. 2056–2062, 2012. [26] Amir, V., Jadid, S. and Ehsan, M., "Optimal planning of a multi-carrier microgrid (MCMG) considering demand-side management", Int. J. Renew. Energy Res, Vol. 8, No. 1, pp. 238–249, 2018. [27] Amir, V., Jadid, S. and Ehsan, M., "Optimal design of a multi-carrier microgrid (MCMG) considering net zero emission", Energies, Vol. 10, No. 12, pp. 2019–2030, 2017.