برنامه‌ریزی تولید روزپیش سیستم قدرت در حضور منابع تولید سریع تحت عدم‌ قطعیت واحدهای تولید تجدیدپذیر

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس

2 پژوهشگاه نیرو

چکیده

افزایش نفوذ منابع تولید تجدیدپذیر، برنامه‌ریزی تولید روزپیش سیستم قدرت را با چالش‌های جدی فنی و اقتصادی روبه‌رو کرده‌ است. با توجه به ماهیت تصادفی تولید این منابع، تأمین انعطاف‌پذیری مورد نیاز برای پوشش عدم ‌قطعیت و تغییرپذیری آن‌ها به موضوعی مهم تبدیل‌ شده است. از جمله منابع تأمین‌کنندۀ انعطاف‌پذیری، واحدهای سریع نظیر واحدهای گازی هستند که استفاده از ظرفیت شیب غیرچرخان آن‌ها می‌تواند نیاز به بهره‌برداری چرخان از واحدهای گران‌قیمت را کاهش دهد. از طرفی مطابق رویکرد قابل قبول بازارهای برق، توجه به حداکثرسازی رفاه اجتماعی در برنامه‌ریزی روزپیش تولید از اهمیت بالایی برخوردار است که لازمۀ آن تسویۀ همزمان انرژی و رزرو ظرفیت شیب است. لذا در مقالۀ حاضر از بهینه‌سازی مقاوم تطبیق‌پذیر مبتنی بر روش تولید قید و ستون برای حل مسئلۀ برنامه‌ریزی تولید روزپیش با بهره‌گیری از پتانسیل واحدهای سریع، تحت نفوذ بالای منابع تولید بادی بهره ‌گرفته ‌شده است. بررسی نتایج بر روی شبکۀ آزمایش استاندارد 24 باسه IEEE، حاکی از آن است که بهره‌گیری از پتانسیل منابع سریع، کاهش هزینۀ بهره‌برداری تا میزان 85/0% را در پی دارد. همچنین استفاده از روش تولید قید و ستون، منجر به افزایش سرعت همگرایی روند حل مسئله و رسیدن به جواب بهینه در حداکثر سه تکرار شده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Roadmap, I.R.E.N.A., "2030, Doubling the global share of renewable energy: a roadmap to 2030", Working paper. [2] Xu, L. and Tretheway, D., "Flexible ramping products", CAISO Proposal, 2012. [3] Akrami, A., Doostizadeh, M. and Aminifar, F., "Power system flexibility: an overview of emergence to evolution", Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, Vol. 7, No. 5, pp. 987-1007, 2019. [4] Alizadeh, M.I., Moghaddam, M.P., Amjady, N., Siano, P. and Sheikh-El-Eslami, M.K., "Flexibility in future power systems with high renewable penetration: A review", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 57, pp. 1186-1193, 2016. [5] Conejo, A.J. and Baringo, L., Power system operations, Switzerland: Springer, 2018. [6] Li, Z. and Shahidehpour, M., "Security-constrained unit commitment for simultaneous clearing of energy and ancillary services markets", IEEE transactions on power systems, Vol. 20, No. 2, pp. 1079-1088, 2005. [7] Khoshjahan, M., Dehghanian, P., Moeini-Aghtaie, M. and Fotuhi-Firuzabad, M., "Harnessing ramp capability of spinning reserve services for enhanced power grid flexibility", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 55, No. 6, pp. 7103-7112, 2019. [8] Ben-Tal, A., Goryashko, A., Guslitzer, E. and Nemirovski, A., "Adjustable robust solutions of uncertain linear programs", Mathematical programming, Vol. 99, No. 2, pp. 351-376, 2004. [9] Delage, E. and Iancu, D.A., "Robust multistage decision making", In The operations research revolution: INFORMS, pp. 20-46, 2015. [10] Zheng, Q.P., Wang, J. and Liu, A.L., "Stochastic optimization for unit commitment—A review", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 30, No. 4, pp. 1913-1924, 2014. [11] Bertsimas, D. and Sim, M., "The price of robustness", Operations research, Vol. 52, No. 1, pp. 35-53, 2004. [12] Jiang, R., Zhang, M., Li, G. and Guan, Y., "Two-stage network constrained robust unit commitment problem", European Journal of Operational Research, Vol. 234, No. 3, pp. 751-762, 2014. [13] Jurković, K., Pandzić, H. and Kuzle, I., "Robust unit commitment with large-scale battery storage", In 2017 IEEE Power & Energy Society General Meeting, pp. 1-5: IEEE, 2017. [14] Bertsimas, D., Litvinov, E., Sun, X.A., Zhao, J. and Zheng, T., "Adaptive robust optimization for the security constrained unit commitment problem", IEEE transactions on power systems, Vol. 28, No. 1, pp. 52-63, 2012. [15] Ye, H. and Li, Z., "Robust security-constrained unit commitment and dispatch with recourse cost requirement", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 31, No. 5, pp. 3527-3536, 2015. [16] Ye, H., Wang, J. and Li, Z., "MIP reformulation for max-min problems in two-stage robust SCUC", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 32, No. 2, pp. 1237-1247, 2016. [17] Cobos, N.G., Arroyo, J.M., Alguacil, N. and Street, A., "Network-constrained unit commitment under significant wind penetration: A multistage robust approach with non-fixed recourse", Applied energy, Vol. 232, pp. 489-503, 2018. [18] Dong, Y., Wang, C., Zhang, Y., Li, X., Sheng, H. and Li, B., "Adaptive robust unit commitment model based on the polyhedral uncertainty set", In 2020 5th Asia Conference on Power and Electrical Engineering (ACPEE), pp. 2039-2043: IEEE, 2020. [19] Du, Y., Li, Y., Duan, C., Gooi, H.B. and Jiang, L., "An Adjustable Uncertainty Set Constrained Unit Commitment with Operation Risk Reduced through Demand Response", IEEE Transactions on Industrial Informatics, Vol. 17, No. 2, pp. 1154-1165, 2020. [20] Street, A., Oliveira, F. and Arroyo, J.M., "Contingency-constrained unit commitment with $ n-k $ security criterion: A robust optimization approach", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 26, No. 3, pp. 1581-1590, 2010. [21] Mirzaei, M.A., Sadeghi-Yazdankhah, A., Mohammadi-Ivatloo, B., Marzband, M., Shafie-khah, M. and Catalão, J.P., "Integration of emerging resources in IGDT-based robust scheduling of combined power and natural gas systems considering flexible ramping products", Energy, Vol. 189, p. 116195, 2019. [22] Hu, B. and Wu, L., "Robust SCUC considering continuous/discrete uncertainties and quick-start units: A two-stage robust optimization with mixed-integer recourse", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 31, No. 2, pp. 1407-1419, 2015. [23] Cobos, N.G., Arroyo, J.M. and Street, A., "Least-cost reserve offer deliverability in day-ahead generation scheduling under wind uncertainty and generation and network outages", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 9, No. 4, pp. 3430-3442, 2016.