یک مدل دموکراسی انرژی برای اجتماع‌های‌ انرژی براساس ترجیحات مصرف‌کنندگان خودتولید و تجارت انرژی همتا به همتا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فنی-مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

2 گروه مهندسی برق، دانشکده فنی مهندسی، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران

3 دانشکده فناوری اطلاعات و مهندسی برق، دانشگاه علوم و فناوری نروژ، تروندهایم، نروژ

چکیده

یکی از مفاهیم جدید در راستای توسعه و غیرمتمرکزسازی شبکۀ هوشمند، دموکراسی انرژی است. دموکراسی انرژی به‌معنای دسترسی ممکن، آسان و بدون تبعیض به انرژی برای تمام مصرف‌کننده‌هاست. حضور ساختمان‌های هوشمند در شبکۀ هوشمند به‌عنوان مصرف‌کنندگان خودتولید که هم امکان مصرف و هم تولید انرژی پاک را دارند، می‌تواند به توسعۀ غیرمتمرکزسازی و کربن‌زدایی در صنعت برق کمک کند. یک اجتماع انرژی شامل مجموعه‌ای از کاربران انرژی و همچنین منابع و مصارف انرژی است. کاربران انرژی خودتولید توسط زیرساخت ارتباطی مناسب می‌توانند در مبادلۀ انرژی همتا به همتا شرکت کنند و به تأمین انرژی اجتماع انرژی کمک کنند. در این مقاله، مسئلۀ مدیریت انرژی شبکۀ هوشمند شامل اجتماع‌های انرژی در راستای توسعۀ دموکراسی انرژی به‌منظور حضور ساختمان‌های هوشمند در تجارت انرژی همتا به همتا و برنامه‌های پاسخ‌گویی بار خانگی حل شده است. یک مدل دموکراسی انرژی برای مجموعه کاربران انرژی شامل مصرف‌کنندگان خودتولید و مدیران درون اجتماع‌های انرژی براساس مفهوم ترجیحات کاربران معرفی شده است. در این مقاله، مصرف‌کنندگان خودتولید با توجه به ترجیحات خود به سه دستۀ انعطاف‌پذیر، اقتصادمحور و اجتماع‌محور طبقه‌بندی شده‌اند. همچنین، مدیران اجتماع‌های انرژی نیز با توجه به ترجیحات خود به دو دستۀ مدیر با رویکرد تعاملی و مدیر با رویکرد غیرتعاملی طبقه‌بندی شده‌اند. مسئله توسط روش CPLEX در نرم‌افزار GAMS حل شده است. نتایج نشان می‌دهد که رویکرد پیشنهادی دموکراسی انرژی را در شبکۀ هوشمند بهبود می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Taghikhani, M. A., Mandegar Nik, M., "Effect of smart homes in management and reduction of electrical energy consumption", Energy Engineering and Management, Vol. 9, No. 2, pp. 74-85, 2019. (In Persian), https://doi.org/10.22052/9.2.74
[2] Bordbari, M. J., Rastegar, M., Seifi A., "Optimization of building energy consumption considering uncertainties", Energy Engineering and Management, Vol. 10, No. 2, pp. 26-39, 2020. (In Persian) https://doi.org/10.22052/10.2.7
[3] Ostadijafari, M., Dubey, A., and Yu, N., "Linearized price-responsive hvac controller for optimal scheduling of smart building loads", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 11, No. 4, pp. 3131–3145, 2020. https://doi.org/10.1109/TSG.2020 .2965559
[4] Veelen, B. V., and Horst, D. V. D., "What is energy democracy? Connecting social science energy research and political theory", Energy Research & Social Science, Vol. 46, pp. 19–28, 2018. https://doi.org/10.1016/j.erss.2018.06.010
[5]"Energy democracy", [Online]. Available: https://ipfs.io/ipfs/QmXoypizjW3WknFiJnKLwHCn L72vedxjQkDDP1mXWo6uco/wiki/Energy_democracy.html. [Accessed: 13-Sep-2019].
[6] "What is energy democracy", [Online]. Available: http://energie-demokratie.de/what-is-energy-democracy. [Accessed: 13-Sep-2019].
[7] "From Darkness to Light: The Five 'Ds' can Lead the Way", [Online]. Available: https://www.infosys.com/insights/age-possibilities/Documents/darkness-to-light.pdf. [Accessed: 13-Sep-2019].
[8] Nguyen, D.H., and Ishihara, T., "Distributed peer-to-peer energy trading for residential fuel cell combined heat and power systems", International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 125, pp. 106533, 2020. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2020. 106533
[9] Kusakana, K., "Optimal peer-to-peer energy management between grid-connected prosumers with battery storage and photovoltaic systems", Journal of Energy Storage, Vol. 32, pp. 101717, 2020. https://doi.org/10.1016/j.est.2020.101717
[10] Liu, J., Yang, H. and Zhou, Y., "Peer-to-peer energy trading of net-zero energy communities with renewable energy systems integrating hydrogen vehicle storage", Applied Energy, Vol. 298, pp. 117206, 2021. https://doi.org/10.1016/j.apenergy. 2021.117206
[11] Esmat, A., de Vos, M., Ghiassi-Farrokhfal, Y., Palensky, P. and Epema, D. "A novel decentralized platform for peer-to-peer energy trading market with blockchain technology", Applied Energy, Vol. 282, pp. 116123, 2021. https://doi.org/10.1016/j.apenergy. 2020.116123
[12] Umer, K., Huang, Q., Khorasany, M., Afzal, M. and Amin, W., "A novel communication efficient peer-to-peer energy trading scheme for enhanced privacy in microgrids", Applied Energy, Vol. 296, pp. 117075, 2021. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.117075
[13] Cui, S. and Xiao, J.W., "Game-based peer-to-peer energy sharing management for a community of energy buildings", International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 123, p.106204, 2020. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2020.106204
[14] Anoh, K., Maharjan, S., Ikpehai, A., Zhang, Y. and Adebisi, B., "Energy peer-to-peer trading in virtual microgrids in smart grids: a game-theoretic approach", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 11, No. 2, pp. 1264-1275, 2019. https://doi.org/ 10.1109/TSG.2019.2934830
[15] Tsao, Y.C. and Thanh, V.V., "Toward sustainable microgrids with blockchain technology-based peer-to-peer energy trading mechanism: A fuzzy meta-heuristic approach", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 136, pp. 110452, 2021. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110452
[16] Hua, W., Jiang, J., Sun, H. and Wu, J., "A blockchain based peer-to-peer trading framework integrating energy and carbon markets", Applied Energy, Vol. 279, pp. 115539, 2020. https://doi.org/10.1016/ j.apenergy.2020.115539
[17] Rathnayaka, A.D., Potdar, V.M., Hussain, O. and Dillon, T. December., "Identifying prosumer's energy sharing behaviours for forming optimal prosumer-communities", In 2011 International Conference on Cloud and Service Computing, IEEE, pp. 199-206, 2011. https://doi.org/10.1109/CSC.2011.6138520
[18] Zhu, T., Huang, Z., Sharma, A., Su, J., Irwin, D., Mishra, A., Menasche, D. and Shenoy, P., April., "Sharing renewable energy in smart microgrids", ACM/IEEE International Conference on Cyber-Physical Systems (ICCPS), IEEE, pp. 219-228, 2013. https://doi.org/10.1145/2502524.2502554
[19] Rao, B. H., Arun, S. L., & Selvan, M. P., "Framework of locality electricity trading system for profitable peer-to-peer power transaction in locality electricity market", IET Smart Grid, Vol. 3, No. 3, pp. 318-330, 2020. https://doi.org/10.1049/iet-stg.2019.0131
[20] Tushar, W., Saha, T. K., Yuen, C., Smith, D., & Poor, H. V., "Peer-to-peer trading in electricity networks: an overview", IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 11, No. 4, pp. 3185-3200, 2020. https://doi.org/ 10.1109/TSG.2020.2969657