کنترل متمرکز به منظور بهینه‌سازی عملکرد ریزشبکه‌ها

چکیده

عبارات شاخص

مقدمه

کنترل ریزشبکه‌های متمرکز

 مشارکت در بازارهای انرژی

سیاست‌های بازار

مزایده‌ی سمت تقاضا

مسائل امنیتی

فرمولبندی ریاضیاتی

عمومی

سیاست بازاری 1

روش پاسخ

مورد مطالعه‌ای

نتایج

نتیجه‌گیری

زیرنویس شکل‌ها

شکل1. ساختار مرسوم ریزشبکه‌. 

شکل2. ساختار کنترلی سلسله مراتبی.

شکل3. گردش تبادل اطلاعات بین کنترلر محلی ریزشبکه و کنترلر مرکزی ریزشبکه.

شکل4. تصمیم اتخاذ شده برای کنترلر مرکزی ریزشبکه برای گزینه‌ی جابجائی.

شکل5. شبکه‌ی ولتاژ پایین مورد مطالعه‌ای. 

شکل6. منحنی بار معمولی برای هر فیدر شبکه‌ی مورد مطالعه‌ای. 

شکل7. عملکرد روزانه. 

بالانویس جداول

جدول1: منابع DG نصب شده

جدول2: مزایدات منابع DG

جدول3: نتایج سیاست بازاری 1

جدول4: نتایج سیاست بازاری 2

جدول5: نتایج سیاست بازاری1 با مزایده‌ی سمت تقاضا.

جدول6: نتایج سیاست بازاری2 با مزایده‌ی سمت تقاضا.

جدول7: خطوط شبکه‌ی مورد مطالعه‌ای. 

جدول8: اطلاعات مالی برای تخمین مزایدات DG.

جدول9: محصولات نرمال‌شده‌ی زمانی منابع تجدیدپذیر 

جدول10: قیمت‌های ApX ماه اکتبر سال 2003

ریزشبکه‌ها (میکروگریدها) شبکه‌های توزیع فشار ضعیف (LV) شامل انواع تولیدات پراکنده (DG)، تجهیزات ذخیره‌ساز، و بارهای قابل کنترل هستند که می‌توانند به صورت متصل به شبکه توزیع اصلی و یا مجزا از آن به عنوان یک نهاد کنترل‌شده عمل کنند. این مقاله عملکرد یک کنترلر مرکزی برای ریزشبکه‌ها را توصیف می‌کند. هدف این کنترلر این است که عملکرد ریزشبکه را در طی وضعیت متصل به شبکه بهینه کند، یعنی با بهینه‌سازی میزان تولید DGهای محلی و تبادل توان با شبکه‌ی توزیع اصلی، عملکرد زیرشبکه را حداکثر کند. دو سیاست بازاری در نظر گرفته می‌شود که شامل گزینه‌های مزایده‌ی سمت تقاضا برای بارهایی است که برچسب کنترلی خورده‌اند. الگوریتم‌های بهینه‌سازی توسعه‌یافته‌ تحت سیاست‌های مختلف بازار و با فرض قیمت‌های بازار واقعی و مزایدات DG که هزینه‌های عملکرد واقعی را منعکس می‌کنند، به یک شبکه‌ی مطالعه‌ای مرسوم LV (فشار ضعیف) اعمال می‌شوند. آثار این الگوریتم‌ها روی عملکرد ریزشبکه و شبکه‌ی توزیع ارائه و بحث می‌شود.

محیط تجدیدساختاریافته‌ی انرژی، در بین دیگر آثار، باعث نفوذ منابع تولید پراکنده (DG) متصل در نزدیکی مصرف‌کنندگان انرژی در سمت ولتاژ متوسط و ولتاژ پایین شبکه‌ی توزیع شده است. این منابع شامل چندین فناوری است، مثل موتورهای دیزلی، ریزتوربین‌ها (MT)، و پیل‌های سوختی در ترکیب با عملکرد برق‌آبی (CHP) یا به طور خالص برای تولید برق، فوتوولتائیک‌ها (PV)، توربین‌های بادی کوچک (WT)، توربین‌های آبی و غیره. ظرفیت منابع تولید پراکنده از چندین کیلووات تا 2-1 مگاوات متغیر است. عملکرد هماهنگ‌شده و کنترل منابع تولید پراکنده در کنار تجهیزات ذخیره‌سازی چون چرخ طیارها، خازن‌های انرژی، باتری‌ها و بارهای قابل کنترلی چون هیترهای آب و تهویه مطبوع مرکز توجه مفاهیم ریزشبکه‌ها است [1]، [2]. ریزشبکه‌ها اغلب به صورت متصل به شبکه‌ی توزیع اصلی کار می‌کنند، اما در صورت بروز خطاهای خارجی، به صورت ایزوله عمل خواهند کرد. از نقطه نظر شبکه، یک ریزشبکه را می‌توان به عنوان یک نهاد قابل کنترل در داخل سیستم قدرت تلقی کرد که قادر است به صورت یک بار تجمعی عمل کند، و یا به عنوان منبع کوچکی از توان یا خدمات جانبی از شبکه پشتیبانی کند. از نقطه نظر مصرف‌کننده، ریزشبکه‌ها همانند شبکه‌های توزیع سنتی ولتاژ کوچک نه تنها نیازهای حرارتی و برقی خود را تامین می‌کنند، بلکه قابلیت اطمینان محلی را افزایش، آلاینده‌ها را کاهش و کیفیت توان را با پشتیبانی از ولتاژ و کاهش فلش‌ ولتاژ بهبود می‌دهند و منجر به هزینه‌های پایین منبع انرژی می‌شوند. واضح است که به منظور دستیابی به این مزایا، لازم است تا یک فرایند هماهنگ تصمیم‌گیری فراهم شود، تا بین تقاضا و تامین توان که از هر دو جانب منابع تولید پراکنده و فیدر توزیع ولتاژ متوسط (MV) ایجاد می‌شود، تعادلی برقرار شود. این مقاله بر روی عملکردهای کنترلر مرکزی ریزشبکه که مسئول بهینه‌سازی عملکرد ریزشبکه‌ها است، متمرکز می‌شود. یک ساختار سیستم کنترل سلسله مراتبی که شامل سه سطح است [2] در بخش2 مقاله بحث می‌شود. دو سیاست بازار، شامل گزینه‌های مزایده‌‌ی سمت تقاضا (DSB)، در بخش3 ارائه و مسائل بهینه‌سازی در بخش4 فرمولبندی می‌شود. یک ریزشبکه‌ی مورد مطالعه‌ای معمولی [3] در بخش 5 بیان و نتایج کاربرد سیاست‌های بازاری در بخش 6 ارائه می‌شود. شبکه‌ی مورد مطالعه‌ای یک فیدر معمولی ولتاژ پایین با همراه چندین ریزشبکه‌ی پراکنده را نشان می‌دهد که در شرایط واقعی بازار کار می‌کنند و مزایدات ریزشبکه هزینه‌های واقعی عملکرد را منعکس می‌کنند. نتیجه‌گیری‌های کلی با در نظر گرفتن آثار اقتصادی این کاربرد، در بخش7 توصیف می‌شود.