توسعۀ مرزهای بهره‌برداری مجاز سیستم برق و گاز با استفاده از برنامه‌های پاسخ‌گویی بار توأم

نویسندگان

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه حکیم سبزواری

چکیده

درحالی‌که مدل‌های فعلی شبکه‌های تجمیع‌شدۀ برق-گاز معمولاً از پتانسیل برنامه‌های پاسخ‌گویی بار در جایگاه یک ابزار بهره‌برداری مؤثر صرف‌نظر می‌کنند، این مقاله یک برنامۀ پاسخ‌گویی بار توأم جدید برای توسعۀ مرزهای بهره‌‌برداری شبکۀ تجمیع‌شده پیشنهاد می‌کند. همچنین به‌منظور ایجاد یک مدل دقیق‌تر برای نمایش شبکۀ تجمیع‌شده در مقایسه با تحقیقات پیشین، مدل پیشنهادی محدودیت‌های عملی کمپرسورها و لوله‌ها را نیز لحاظ می‌کند. برای ارزیابی روش پیشنهادی، مجموعه‌ای از سناریوها که نشان‌دهندۀ یک شبکه تحت فشار هستند برای شبیه‌سازی عوامل اصلی محدودکنندۀ تأمین کامل بار در نظر گرفته می‌شوند. نتایج آزمایش‌های صورت‌گرفته در نمونه مطالعاتی حاکی از آن است که برنامۀ پاسخ‌گویی بار توأم پیشنهادی می‌تواند مرزهای بهره‌برداری شبکۀ تجمیع‌شده را تا 8، 28 و 62% بسته به نوع سناریوی درنظرگرفته‌شده توسعه دهد. به‌خصوص نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که مدل پیشنهادی با طرح‌های پاسخ‌گویی بار توأم می‌تواند به جواب‌های بهینه‌تری در مقایسه با مدل‌های سنتی که فاقد ابزار پاسخ‌گوی بار هستند منجر شود.

کلیدواژه‌ها


[1] Mohseni, A., Abedi, M. and Gharehpetian, G., "Generation Expansion Planning and Generation unit Location Based on IGA and AHP", Energy Engineering & Management (JEM), Vol. 3, No.2, pp. 2-13, 2013. [2] Amini, A., Falaghi, H. and ramezani, M., "Electric Load Dispatch Among Power Plants in order to Reduce Fuel Cost and Environmental Pollution", Energy Engineering & Management (JEM), Vol. 3, No.1, pp. 2-15, 2013. [3] Gil M., Dueñas, P. and Reneses, J., "Electricity and Natural Gas Interdependency: Comparison of Two Methodologies for Coupling Large Market Models Within the European Regulatory Framework", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 31, No. 1, pp: 361-369, 2015. [4] Rubio, R., Ojeda-Esteybar, D., Ano, O. and Vargas, A., "Integrated natural gas and electricity market: A survey of the state of the art in operation planning and market issues", IEEE/PES Transmission and Distribution Conference and Exposition: Latin America, pp: 1-8, 2008. [5] Yu, W., Song, S., Li, Y., Min, Y., Huang, W., Wen, K. and Gong J. "Gas supply reliability assessment of natural gas transmission pipeline systems", Energy, Vol.12, No.1, pp: 162: 853-70, 2018. [6] Bao, M., Ding, Y., Singh, C. and Shao, C. "A Multi-State Model for Reliability Assessment of Integrated Gas and Power Systems Utilizing Universal Generating Function Techniques", IEEE Trans Smart Grid, Vol.10, No.6, pp: 6271-6283, 2019. [7] Deane, J. P., Ciaráin M.O. and Gallachóir, BP Ó., "An integrated gas and electricity model of the EU energy system to examine supply interruptions", Applied Energy, Vol. 193, No. 1 pp: 479-490, 2017. [8] Unsihuay, C., Marangon Lima, JW. and Zambroni, De Souza, AC., "Modeling the integrated natural gas and electricity optimal power flow", IEEE Power Engineering Society General Meeting, pp: 1-7, 2007. [9] He, C., Zhang, X., Liu T. and WU, L., "Distributionally robust scheduling of integrated gas-electricity systems with demand response", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 34, No. 5, pp: 3791-3803, 2019. [10] Chen, S., Wei, Z., Sun, G., Cheung, K.W. and Sun Y., "Multi-linear probabilistic energy flow analysis of integrated electrical and natural-gas systems", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 32, No. 3 pp: 1970-1979, 2016. [11] Massrur HR., Niknam T. and Aghaei J., "Fast decomposed energy flow in large-scale integrated electricity–gas–heat energy systems", IEEE Trans on Sustainable Energy, Vol. 9, No. 4, pp: 1565-1577, 2018. [12] Gao, H. and Li, Z., "A Benders Decomposition Based Algorithm for Steady-State Dispatch Problem in an Integrated Electricity-Gas System", IEEE Transactions on Power Systems, in press, 2021. [13] Badakhshan, S., Hajibandeh, H. and Shafie-khah, M., "Impact of solar energy on the integrated operation of electricity-gas grids", Energy, Vol. 183, No. 1, pp: 844-853, 2019. [14] Chen, R., Wang, J. and Sun, H., "Clearing and pricing for coordinated gas and electricity day-ahead markets considering wind power uncertainty", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 33, No. 3, pp:2496-2508, 2017. [15] Ghaffarpour, R., moradi, S. and ranjbar, A., "Optimal Planning of Energy Hub for Joint Operation of Electricity and Gas Systems Considering Reliability", Energy Engineering & Management (JEM), Vol. 7, No. 3, pp: 2-19, 2017. [16] Cao, Z., Wang, J., Zhao, Q., Han, Y. and Li, Y, "Decarbonization Scheduling Strategy Optimization for Electricity-Gas System Considering Electric Vehicles and Refined Operation Model of Power-to-Gas", IEEE Access, Vol. 9, No.1, pp: 5716-5733, 2021. [17] Badakhshan, S., Ehsan, M., Shahidehpour, M., Hajibandeh, N., Shafie-Khah, M. and Catalão, J. P, "Security-constrained unit commitment with natural gas pipeline transient constraints", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 11, No. 1, pp: 118-128, 2019. [18] Zhang, X., Shahidehpour, M., Alabdulwahab, A. and Abusorrah, A., "Hourly electricity demand response in the stochastic day-ahead scheduling of coordinated electricity and natural gas networks", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 31 No. 1, pp: 592-601, 2015 [19] Zhang, X., Che, L., Shahidehpour, M., Alabdulwahab, A. and Abusorrah, A., "Electricity-natural gas operation planning with hourly demand response for deployment of flexible ramp", IEEE Transactions on Sustainable Energy, Vol. 7, No. 3, pp:996-1004, 2016. [20] Rose, D., Schmidt, M., Steinbach, M.C. and Willert, B.M., "Computational optimization of gas compressor stations: MINLP models versus continuous reformulations", Mathematical Methods of Operations Research, Vol. 83, No. 3, pp: 409-444, 2016. [21] Hennings, F., "Benefits and limitations of simplified transient gas flow formulations", In Operations Research Proceedings, Springer, Cham, pp: 231-237, 2017. [22] Sharifzadeh, H. and Amjady, N., "Stochastic security‐constrained optimal power flow incorporating preventive and corrective actions", Vol. 26, No. 11, pp: 2337-2352, 2016. [23] Koch, T., Hiller, B., Pfetsch, M.E. and Schewe, L. eds., Evaluating gas network capacities, Society for Industrial and Applied Mathematics, 2015.