شارژ تصادفی خودروهای برقی در شبکه¬های توزیع برق هوشمند

چکیده

کلمات کلیدی

1.مقدمه

2- فرمول بندی مسئله

شکل 1: سیستم توزیع

3- روش شناسی برای اتصال EVS به شبکه توزیع

3-1 مطالعه موردی 1

شکل 2: تقاضا و ولتاژ در شبکه توزیع در مورد پایه

3-2 مطالعه موردی 2

شکل 3: روند نمای (نمودار جریان کار) برای اندازه گیری حداکثر تعداد خودروهای برقی که می تواند در شبکه توزیع یکپارچه شود

شکل 4: ولتاژ باس برای حداکثر بارگذاری زمستانی با 22 خودروی برقی، kW 11

3-3 مطالعه موردی 3

جدول 2: توزیع 41 خودروی برقی متصل به شبکه

شکل 5: ولتاژ باس برای حداکثر بارگذاری زمستانی با 41 خودروی برقی، kW 5

3-4 مطالعه موردی 4

شکل 6: مقایسه پروفایل ولتاژ برای فیدر 4 باسه

4- تحلیل پیشامد احتمالی

شکل 7. فلوچارت تعیین ماکسیمم تعداد EVهایی که می‌توان در شرایط وقوع حوادث غیرمترقبه بکار برد

جدول 3. اولویت فیدرها در شرایط وقوع خطا

جدول 4. توزیع 41 EV متصل به شبکه در شرایط وقوع خرابی 

5. یکپارچه‌سازی تصادفی EV

5.1. الگوی رانندگی و زمان‌های شارژ در دسترس

شکل 8. توزیع الگوی استفاده از EV

5.2. مصرف مورد نیاز EV در شبکه 

شکل 9. انرژی موردنیاز و طرح شارژینگ برای هر EV

6. بهینه‌سازی برنامه شارژ

6.1. تاثیر نفوذ نیروگاه‌های بادی

شکل 10. شبکه ارتباطی برای سیستم شارژ هوشمند

شکل 11. متغیرهای بهینه‌سازی

6.2. فرمول‌بندی تابع هدف

6.3. تحلیل استراتژی شارژ پیشنهادی

شکل 12. فلوچارت بهینه سازی فرآیند شارژ

شکل 13. طرح بهینه شده فرآیند شارژ 75 خودروی برقی

شکل 14. اثر شارژ ناقص و شارژ بیش از حد بر بار درخواستی مبنا 

شکل 15. اثر نرخ شارژ EV بر بار درخواستی مبنا بر اساس استراتژی شارژ پیشنهادی

6.4. هزینه شارژینگ بهینه‌شده

7. تغییر شکل فیدر 

7.1. قیود 

7.2. روش بهینه‌سازی

شکل 16. الگوریتم پیشنهادی برای یافتن مکان بهترین شین برای تغییر شکل

شکل 17. مقایسه ولتاژ شین پس از تغییر شکل

جدول 5. هزینه کل مطابق با تغییر شکل

8. نتیجه‌گیری

این کار عوامل مهمی را بررسی می کند که بر انتخاب مصرف کننده با توجه به پذیرش خودروی برقی تاثیر می گذارد. دیدگاه های متعددی وجود دارد که بر انتخاب خودروی برقی متکی هستند. از این پس، مولفه های اجتماعی و همچنین روانشناختی این موضوع نیز مورد توجه قرار می گیرد. در این مقاله، نویسندگان، این حوزه را تحت پوشش فرضیه های متمایز قرار داده اند، که می تواند رفتار خریداران را پیش بینی کند . در این مقاله، تأثیر روش های مختلف شارژ خودروهای برقی بر روی شبکه توزیع مورد بررسی قرار گرفته است. این مقایسه بر اساس کاهش تقاضای بار بیشینه شبکه و بهبود شرایط عملیاتی آن در چشم انداز اعوجاج های ولتاژ است. در یکی دیگر از راهبردهای شارژ، جریان برق بادی و تغییرات ناشی از آن در قیمت برق با دسترسی تصادفی به خودروهای برقی، یعنی زمان های ورود و خروج، در نظر گرفته می شود. سپس، هزینه شارژ بهینه-سازی شده (به حداقل رسانده می شود) و در نتیجه محدودیت های شبکه حاصل با انجام شبیه سازی ها ارزیابی می شود. افزون بر این، مطالعه بهبود در یکپارچه سازی خودروهای برقی با تعدیل در شبکه، یعنی اصلاح (بازسازی) نیز پیشنهاد شده است.

به تازگی خودروهای برقی (EVs) به دلیل قابلیت آنها به عنوان منبع توان مساعد محیط زیست توجه زیادی را به خود جلب می کنند. EVs پتانسیل جایگزینی در برابر وسایل نقلیه ی موتور احتراقی برای حمل و نقل عمومی را دارد. یک راهبرد برای تخصیص ایده آل و اندازه گیری ایستگاه های شارژ RES و EV همراه با مدیریت فرآیند شارژ خودرو در [1] و [2] مورد بحث قرار گرفته است. افزایش قدرت مشتریان بواسطه ی استفاده از خودروهای برقی (EV) در [3] مورد بررسی قرار گرفته است. این امر به ویژه در صورت عدم دسترسی به شبکه برای مدت زمان زیاد قدرتمند است. نویسنده یک تکنیک بازتولید تصادفی برای ایجاد یک تقویم از سفرهای روزانه و پروفایل های شارژ برای جمعیت خودروهای برقی با اطلاعات سفر GPS پیشنهاد می کند [4]. در راستای پارادایم شبکۀ هوشمند، شارژ/تخلیه هماهنگ، به ارتباط دوطرفه بستگی دارد. معماری آن شامل جمع آوری داده در مورد وضعیت شارژ باتری های EVs، تقاضای بار پایه، بخش پیش بینی و بهینه-سازی است. عموماً، بر اساس مطالعات موجود، طرح های شارژ EVs به دو حالت دسته بندی می شوند: طرح کنترل شارژ متمرکز و غیر متمرکز. به منظور آزمودن ساختار نظری، تحقیقی در مالزی انجام شد [5]. این تحقیق، با استفاده از مدل سازی معادله ی ساختاری جزئی مبتنی بر حداقل مربعات (PLS-SEM) برای تحلیل چارچوب مفهومی، سهم روش شناختی را برای بدنه ی دانش ارائه می دهد. یکپارچه سازی (ادغام) EVs به شبکه منجر به چالش های متعددی می شود. با توجه به بارهای پایه قابل توجه، شارژ EVs قطعا می تواند بر شبکه توزیع تاثیر بگذارد. به عنوان مثال، یکپارچه سازی EVs موجب تقویت تقاضای بار قله (پیک) [6]، افزایش اتلاف های توان [7] و اعوجاج های ولتاژ [8] و غیره می شود. در حالت شارژ EV نیاز به توان بیشتری نسبت به وسایل برقی خانگی معمولی دارد. با توجه به این امر ممکن است افت ولتاژ و اعوجاج پخش بار در شبکه توزیع رخ دهد [9]. برخی از اثرات EVs در شبکه توزیع در [10] و [11] بررسی شده است. ولتاژ به طور قابل توجهی افت پیدا خواهد کرد و تلفات در شبکه نیز می تواند افزایش یابد [12-13]. راهبردهای مختلف شارژ زیادی تاکنون برای EVs ارائه شده است. امینی و همکاران روش میانگین متحرک جمع بسته اتورگرسیو بهبود یافته را برای مقابله با عدم قطعیت تقاضای شارژ خودرو برقی را مطرح کردند. نتایج پیش بینی تقاضای شارژ EV برای تدوین مسئله ی در مدار قرارگیری نیروگاه های با قید های تصادفی (مشارکت واحد اجباری) مورد استفاده قرار گرفت [14]. در [15] مدل EV احتمالاتی برای بهینه سازی تاثیر تقاضای شارژ EV بر روی شبکه های توزیع برق بر حسب کاهش اتلاف بکار رفت. در [16] کنترل عامل تجمیع برای Vs از لحاظ اقتصادی و فناوری مورد بحث قرار گرفته است. در [17] یک روش شارژ هوشمند برای حرکت بار پیک به زمان عادی مصرف برق پیشنهاد شده است. نویسندگان در [18] یک شارژ سریع EV با عملکرد ولتاژ ثابت/جریان ثابت را معرفی کردند. به طور مشابه، ویژگی اصلاح ضریب توان در این شارژ سریع مورد توجه قرار گرفت. شارژ سریع EV دیگری در [19] توسعه یافت، که قادر به تنظیم ولتاژ شبکه توان با استفاده از جبران توان راکتیو بود. در [20] شارژ خودرو به خانه (V2H) برای استفاده از باتری EV به عنوان منبع توان در شبکه برق خانگی جزیره ای پیشنهاد شد. سیاست هایی برای تایید EVs باید با مشاهده ظرفیت شبکه های عمومی و شبکه های هوشمند آینده مرتبط با فناوری اطلاعات و ارتباطات [21] برنامه ریزی شود. با توجه به ماهیت نامشخص بارهای تقاضا و رفتارهای EVs، لازم است از رویکردهای تصادفی برای حل زمان بندی بهینه صنایع همگانی سرویس بار استفاده شود. برای مقابله با چنین عدم قطعیت هایی، در [22]، مدل زمان بندی عملیات تصادفی برای بازار برق (DA) روز بعد با توجه به عدم قطعیت های پیش بینی منابع تجدیدپذیر و قیمت های حاشیه ای محلی پیشنهاد شده است. در [23] تکنیک بهینه-سازی چند هدفه برای حل مسئله زمان بندی بهینه EVs در محیط نامشخص استفاده شده است. همچنین، در [24] یک مدل تصادفی برای برآورد تاثیر روزانه پارکینگ EV در عملیات شبکه با توجه به سناریوهای مختلف نفوذ EV پیشنهاد شده است. نویسندگان در [25] راهبرد DA قیمت گذاری بهینه برای تجمیع کننده EV را پیشنهاد دادند. هدف مقاله پیشنهاد یک طرح هماهنگ برای شناسایی تعداد بهینه ای از EVs است که می تواند از شبکه توزیع بدون تقویت شبکه و یا تغییر زیرساخت شبکه تغییر کند. در ادامه مطالعه، برنامه های شارژ برای مسطح کردن پروفایل (نمایه) ولتاژ در گره ها را زمان بندی می شود. افزون بر این، هزینه شارژ و تلفات شبکه بهینه می شود تا برای مشتریان و تجمیع کننده ها سودمند باشد. خروجی توان بادی به شبکه برای افزایش سطح نفوذ EVs استفاده می شود. تمام شارژ EV با استفاده از اتصالات خانگی انجام می شود، یعنی تنها شارژ خانگی EVs در این کار در نظر گرفته می شود. بقیه مقاله به شرح زیر است: فرمول بندی مسئله در بخش 2 مورد بحث قرار می گیرد. بخش 3 مدل شبکه توزیع و مدل های بار همراه با تحلیل شبکه توزیع با EV معرفی می شود. تحلیل احتمالی در بخش 4 مورد بحث قرار گرفته است. در بخش 5، فرآیند تصادفی ادغام (یکپارچه سازی) EV مورد بررسی قرار گرفته است و سپس، برنامه شارژ بخش 6 بهینه سازی می شود، تغییر شکل تغذیه کننده (فیدر) در بخش 7 مورد بحث و بررسی قرار گرفته و بعد از آن نتیجه گیری در بخش 8 بیان شده است.