مدیریت بار در ریزشبکۀ جدا از شبکۀ سراسری با تغذیۀ 100% انرژی تجدیدپذیر متصل به ایستگاه شارژ خودرو مبتنی بر مدل تعویض باطری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه مهندسی برق، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، کرمانشاه ایران

چکیده

در این مقاله یک ریزشبکۀ جدا از شبکۀ سراسری با تغذیۀ 100 درصد انرژی تجدیدپذیر و با اتصال ایستگاه شارژ خودروهای الکتریکی، ایستگاه پارکینگ خودرو الکتریکی و برنامۀ مدیریت سمت بار مدل‌سازی می‌گردد. ایستگاه شارژ خودرو الکتریکی مبتنی بر مدل تعویض باطری است. ایستگاه پارکینگ خودروهای الکتریکی برای پارک نمودن خودروهای الکتریکی طی ساعات مختلف شبانه‌روز است. در این ایستگاه خودروها هنگام ترک پارکینگ باید کاملاً شارژ شده باشند، اما به‌علت فقدان محدودیت زمانی برای شارژ، از مدل شارژ مستقیم خودرو استفاده می‌شود. بارهای شبکه تحت برنامۀ مدیریت بار بوده و شامل بارهای قابل قطع، غیرقابل قطع، قابل شیفت و قابل وقفه هستند. تنها منبع تأمین انرژی ریزشبکه، انرژی خورشید است. لذا مشکلات انرژی خورشیدی مانند نبود توان در طول شب و تغییرات احتمالی توان باید به روش مناسبی مرتفع گردد. در مدل پیشنهادی یک برنامه‌ریزی بهینه بر روی شارژ- دشارژ بهینه باطری‌های موجود در ایستگاه تعویض باطری، شارژ - دشارژ بهینۀ خودروهای موجود در ایستگاه پارک خودرو و مدیریت انرژی بارها صورت می‌پذیرد. عدم تعادل بین توان تولیدی و مصرفی شبکه ازطریق دشارژ توان از ایستگاه تعویض باطری، دشارژ توان از خودروهای الکتریکی پارکینگ و مدیریت انرژی بارها جبران می‌گردد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهند که فقدان انرژی در ساعات شب باعث پرداخت جریمۀ معادل حدود 50 درصد درآمد روزانۀ بهره‌بردار شبکه می‌گردد. برنامه‌ریزی در ساعت‌هایی که انرژی خورشیدی وجود دارد، مانند ساعات 7 تا 19 حداکثر استفاده را از این انرژی نموده و انرژی سایر منابع را محدود می‌نماید. انرژی 400 کیلووات ساعتی بارهای قابل شیفت عمدتاً در زمان‌هایی که انرژی خورشیدی حداکثر است، مانند ساعات 13 تا 15 تأمین می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Hansen, K., Breyer, C., Lund, H., "Status and perspectives on 100% renewable energy systems", Energy, Vol. 175, pp. 471-480, 2019, https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.03.092.
[2] Tostado-Véliz, M., Rezaee Jordehi, A., Amir Mansouri, S.,  Jurado, F., "Day-ahead scheduling of 100% isolated communities under uncertainties through a novel stochastic-robust model", Applied Energy, Vol. 328, pp. 120257, 2022,  https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2022.120257.
[3] Hai, T., Ashraf Ali, M., Dhahad, H. A., Alizadeh, A. a., Sharma, A., Fahad Almojil, S., Ibrahim Almohana, A., Fahmi Alali, A., Wang, D., "Optimal design and transient simulation next to environmental consideration of net-zero energy buildings with green hydrogen production and energy storage system", Fuel, Vol. 336, pp. 127126, 2023,  https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.127126.
[4] Liao, S., Liu, H., Liu, B., Zhao, H., Wang, M., "An information gap decision theory-based decision-making model for complementary operation of hydro-wind-solar system considering wind and solar output uncertainties", Journal of Cleaner Production, Vol. 348, pp. 131382,  2022,  https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.131382.
[5] Mehrjerdi, H., Saboori, H., Jadid, S., "Power-to-gas utilization in optimal sizing of hybrid power, water, and hydrogen microgrids with energy and gas storage", Journal of Energy Storage, Vol. 45, pp. 103745, 2022,  https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103745.
[6] Gharai, M. A., Hooshmand, R.-A., Nosratabadi, S. M., "Eco-Environmental uncertain management of various energy hubs within a microgrid concentrated on demand response, intelligent parking lots, and power-to-gas unit effects", International Journal of Energy Research, Vol. 2023, pp. 3173099, 2023,  https://doi.org/10.1155/2023/3173099.
[7] Mehrjerdi, H., Hemmati, R., Mahdavi, S., Shafie-khah, M., Catalao, J. P., "Multi-Carrier microgrid operation model using stochastic mixed integer linear programming", IEEE Transactions on Industrial Informatics, Vol. 18, No. 7, pp. 4674 - 4687, 2022.
[8] Firouzmakan, P., Hooshmand, R.-A., Bornapour, M., Khodabakhshian, A., "A comprehensive stochastic energy management system of micro-CHP units, renewable energy sources and storage systems in microgrids considering demand response programs", Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 108, pp. 355-368, 2019,  https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.04.001.
[9] Hashemian, S. M., Khodabakhshian, A., Gholipour, M., Esmaili, M. R., Malekpour, M., "Approach for prediction of cold loads considering electric vehicles during power system restoration", IET Generation, Transmission & Distribution, Vol. 14, No. 22, pp. 5249-5260, 2020,  https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2020.0046.
[10] Mehrjerdi, H., "Off-grid solar powered charging station for electric and hydrogen vehicles including fuel cell and hydrogen storage", International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 44, No. 23, pp. 11574-11583, 2019,  https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.03.158.
[11] Uribe, A., Fernández-Montoya, M., Vargas, J., Osorio-Gómez, G., Montoya, A., "Discrete event simulation for battery-swapping station sizing for hybrid and electric motorcycles", Journal of Cleaner Production, Vol. 390, pp. 136155, 2023,  https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136155.
[12] Ostadi Azari, T., Sohrabi Tabar, V., Tohidi, S., "Stochastic multi-objective expansion of renewable resources in distribution systems incorporating responsive loads towards achieving zero energy structure", International Journal of Energy Research, Vol. 46, No. 7, pp. 9667-9683, 2022,  https://doi.org/10.1002/er.7837.
[13] Mehrjerdi, H., "Resilience oriented vehicle-to-home operation based on battery swapping mechanism", Energy, Vol. 218, pp. 119528, 2021,  https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.119528.
[14] Mehrjerdi, H., Bornapour, M., Hemmati, R., Ghiasi, S. M. S., "Unified energy management and load control in building equipped with wind-solar-battery incorporating electric and hydrogen vehicles under both connected to the grid and islanding modes", Energy, Vol. 168, pp. 919-930, 2019, https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.11.131.
[15] Mehrjerdi, H., Hemmati, R., Shafie-khah, M., Catalão, J. P. S., "Zero energy building by multicarrier energy systems including hydro, wind, solar, and hydrogen", IEEE Transactions on Industrial Informatics, Vol. 17, No. 8, pp. 5474-5484, 2021, https://doi.org/10.1109/TII.2020.3034346.
[16] Mehrjerdi, H. Hemmati, R., "Electric vehicle charging station with multilevel charging infrastructure and hybrid solar-battery-diesel generation incorporating comfort of drivers", Journal of Energy Storage, Vol. 26, pp. 100924, 2019, https://doi.org/10.1016/j.est.2019.100924.