مدیریت انرژی الکتریکی در شبکه های توزیع نامتوازن با استفاده از مفهوم نیروگاه مجازی

چکیده

کلمات کلیدی

1. مقدمه

2. بیانیه مشکل

3. مدل سازی اجزای VPP

3-1 DG های تجدیدپذیر پایه و مدل سازی بار

3-2 مدل سازی عناصر ذخیره انرژی

4- روش شناسی

4-1  تخصیص بهینه RES برای به حداقل رساندن انرژی

4-2. کنترل بار بهینه برای به حداقل رساندن انرژی

4-3 برنامه توان بهینه RES برای به حداقل رساندن انرژی

4-4 برنامه های بهینه ESE برای بهینه سازی انرژی

5- موارد آزمایش و نتایج

5-1. مدل DG های انرژی تجدید پذیر و تقاضای سیستم

5-2 نتایج حاصل از تخصیص بهینه RES برای به حداقل رساندن انرژی

5-3 نتایج کنترل بار بهینه

5-4 نتایج برنامه بهینه DG ها

5-5 نتایج برنامه های بهینه ESEs 

6. نتیجه گیری

این مقاله الگوریتم های بهینه سازی توسعه یافته مختلف را بر مبنای اصلاح روش انفجار بزرگ - تراکم بزرگ برای تحقق نیروگاه های برق مجازی ارائه داده است. این الگوریتم ها با هدف مدیریت انرژی الکتریکی در شبکه های توزیع نامتوازن برای به حداقل رساندن انرژی خریداری شده از شبکه اصلی پیشنهاد شده است و از طریق جایابی بهینه سیستم های تولید پراکنده تجدید پذیر، برنامه ریزی بهینه بارهای قابل کنترل و عملکرد بهینه عناصر ذخیره انرژی حاصل شده است. الگوریتم های پیشنهادی در محیط MATLAB پیاده سازی شده و در فیدر 37 گرهی IEEE آزمایش شده است. نتایج حاکی از کاهش بسیار زیاد انرژی خریداری شده از شبکه است و بحثهای بعدی بر اهمیت استفاده از مفهوم نیروگاه برق مجازی در مدیریت انرژی الکتریکی تأکید دارد. © 2017 Elsevier B.V. کلیه حقوق محفوظ است.

نیروگاه مجازی (VPP) مفهومی به سرعت در حال رشد است که تعاریف زیادی دارد. تمامی این تعاریف با این واقعیت موافق هستند که VPP مجموعه ای از سیستم های تولید پراکنده با فناوری های متفاوت است (DG، واحدهای تولیدی کوچک متصل به شبکه توزیع) که به عنوان یک نیروگاه واحد فعالیت می کند و برای کنترل واحدهای تجمیع شده و مدیریت جریان انرژی الکتریکی بین این واحدها برای به دست آوردن عملکرد بهتر سیستم توانایی دارد [1-6]. از نظر نویسندگان، VPP می تواند به عنوان کانونی از DG های قابل حمل و غیر قابل انتقال، عناصر ذخیره انرژی و بارهای قابل کنترل به همراه فناوری اطلاعات و ارتباطات برای تشکیل یک نیروگاه تخیلی واحد در نظر گرفته شود که برنامه ریزی، نظارت بر عملکرد و هماهنگی جریان برق بین مؤلفه ها را برای به حداقل رساندن هزینه های تولید و گازهای گلخانه ای و به حداکثر رساندن سود و تقویت تجارت در بازار برق به عهده دارد. VPP از سه مؤلفه اصلی تشکیل شده است: منابع انرژی توزیع شده (DER، عناصر ذخیره انرژی (ESEs) و سیستم اطلاعات و ارتباطات. DER می تواند شامل سیستم های تولید پراکنده یا بارهای قابل کنترل متصل به شبکه باشد، ESE ها می توانند در ساعات غیر اوج بار شبکه انرژی ذخیره کنند و در دوره های اوج آن را تغذیه کنند و سیستم های اطلاعاتی و ارتباطی عملکرد سایر مؤلفه های VPP را از طریق فناوری های ارتباطی به روش های دوطرفه مدیریت می کنند. هدف از عملکرد بهینه VPP افزایش کارایی و به حداقل رساندن هزینه انرژی تولید شده آن است. روش بهینه سازی VPP به سیستم قدرت مورد مطالعه بستگی دارد. خواه جدید باشد یا موجود باشد.VPP توانایی انتخاب ظرفیت و مکان واحدهای DG و ESE در یک سیستم برق تازه تأسیس شده را دارد و همینطور مکان های کنترل شده بارها و استراتژی ها و برنامه های کنترلی مناسب را مشخص می کند. از طرف دیگر برای سیستم های قدرت موجود، این گزینه ها با توجه به محل و اندازه واحدهای DG و ESE محدود هستند و محل بارهای قابل کنترل از پیش تعیین شده است. مطالعات مربوط به بهینه سازی عملکرد VPP [7–23] را می توان به سه گروه طبقه بندی کرد: 1) اندازه و نشست بهینه واحدهای DG [7–15]: محققان برای جایابی و اندازه بهینه DG به منظور کاهش اتلاف انرژی و بهبود مشخصات ولتاژ سیستم برق، روشهای مختلف بهینه سازی را بررسی کردند. به طور مشابه، بهینه سازی VPP با قرار دادن بهینه واحدهای DG تصادفی (باد و فتوولتائیک) می تواند انجام شود. مطالعات دیگری نیز برای انتخاب ظرفیت بهینه نیروگاه معمولی استفاده شده در همکاری با واحدهای DG و همچنین برای خرید انرژی از بازار برق برای تأمین انرژی مورد نیاز VPP انجام شد. روش های بهینه سازی مورد استفاده برای اندازه گیری و نشست بهینه واحدهای DG می تواند تحلیلی [7–9]، عددی [10–12] و یا اکتشافی [13–15] باشد. نویسنده مسئول در: گروه برق و ماشین آلات، دانشکده مهندسی دانشگاه عین شمس، میدان عبدو بشا، عباسیا، 11517، قاهره، مصر. آدرس پست الکترونیکی: almoataz abdelaziz@eng.asu.edu.eg almoatazabdelaziz@hotmail.com (A.Y. Abdelaziz) http://dx.doi.org/10.1016/j.epsr.2017.01.004 0378-7796 / © 2017 Elsevier B.V. کلیه حقوق محفوظ است. 2) اندازه گیری و نشست مطلوب ESE ها [16-20]: اندازه گیری مطلوب و نشست ESE ها به کاهش اتلاف انرژی، بهبود پروفیل ولتاژ و همچنین در بهینه سازی تولید DG های تصادفی کمک می کند. 3) برنامه ریزی کنترل بهینه بار [21-23]: VPP می تواند برای بهینه سازی عملکرد خود، بارها را با توجه به اهمیت آنها کنترل و یا حتی قطع کند. در این مقاله سه الگوریتم بهینه سازی ارائه شده است که مبتنی بر اصلاح روش انفجار بزرگ - تراکم بزرگ[BB-BC] برای جایابی بهینه DG های تجدید پذیر، اندازه بهینه ESE ها و برنامه ریزی بهینه کنترل بار هستند. الگوریتم های پیشنهادی به منظور به حداقل رساندن انرژی خریداری شده از شبکه که مفهوم VPP را تحقق می بخشد با یکدیگر یکپارچه شده اند. الگوریتم های پیشنهادی در MATLAB پیاده سازی شده و در فیدر 37 گرهی IEEE آزمایش شده اند. نتایج حاکی از اهمیت استفاده از مفهوم نیروگاه مجازی در مدیریت انرژی الکتریکی است.