کنترل بهینه منابع انرژی توزیع شده با استفاده از مدل پیشگویانه

چکیده

شاخص اصطلاحات 

فهرست لغات

 مقدمه

بخش 2- فرمول مسئله انتشار کلاسیک 

بخش 3 – کنترل بهینه منابع توزیعی با استفاده از مدل کنترل پیشگویانه

توصیف مدل کنترل پیشگویانه

 تصویر 1- تغذیه حالت مدل کنترل کننده پیشگویانه

مدل شبکه

انتشار look-ahead با استفاده از MPC

مدل پیشگویانه

دستگاه بهین ساز

بررسی های هم زمان

 توصیف نمونه های آزمایشی

نمودارهای توان(نیروی)باد وبار

تصویر 2- تولید کلی بارو باد

تصویر 3 – پیش بینی های بار و باد (پیش بینی 24 ساعت افق)

تصویر 4 – پیش بینی های بار و باد (پیش بینی 1 ساعت افق)

جبران (تعدیل سازی) متغییر باد

جبران (تعدیل سازی) متغییر بار شبکه

نتیجه گیری

تصویر 5 : واکنش(پاسخ) به انتشار حلقه باز

تصویر 6 : پاسخ(واکنش) به MPC

 تصویر 7 : هزینه های کل طبیعی سازی و انرژی بار ذخیره شده

تصویر 8 : واکنش (پاسخ) به انتشار حلقه باز هنگامی

تصویر 9 : پاسخ (واکنش) به MPC

تصویر 10 : هزینه های کل انرژی بار ذخیره شده

تصویر 11 : هزینه های کل طبیعی و ذخیره انرژی موقت

در یک سیستم برق ایزوله(عایق)(میکرو شبکه روستایی)،منابع انرژی توزیعی(DERs) مثل منابع انرژی قابل تجدید (بادی،خورشیدی) ،ذخیره انرژی و واکنش دیماند(تقاضا)را می توان برای تکمیل ژنراتورهای سوخت فسیلی استفاده کرد.عدم اطمینان و متغییر بودن بعلت نفوذ بالای باد باعث می شود قابلیت اطمینان کنترل ها و عملکردهای سیستم بحث برانگیز باشد.در این مقاله استراتژی کنترل بهینه برای هماهنگی ذخیره انرژی و به حداکثر رساندن نفوذ باد توسط ژنراتورهای دیزلی به کار رفته است در حالی که هزینه های سیستم و عملکرد عملیات طبیعی را حفظ می کند. این مسئله به صورت مسئله بهینه سازی چند منظوره با اهداف به حداقل رساندن هزینه های سوخت و تغییر بازده توان ژنراتورهای دیزلی،به حداقل رساندن هزینه های مرتبط با عمر پایین ذخیره انرژی باتری و به حداکثر رساندن توانایی حفظ زمان واقعی تعادل توان (برق) در طی عملکرد ها بصورت قانونمند درآمده است، دو حالت کنترل برای کنترل کردن ذخیره انرژی برای جبران و اصلاح متغییر بار شبکه یا متغییر باد در نظر گرفته شده است.مدل کنترل (فرمان) پیشگویانه (MPC) برای حل مسئله فوق الذکر و عملکردی استفاده شده که با انتشار حلقه باز look-ahead تحت نفوذ بالای باد مقایسه شده است.بررسی شبیه سازی با استفاده از پیش بینی افق های مختلف دوباره تاثیر حلقه بسته MPC را در جبران عدم اطمینان در شبکه ای بررسی می کند که با باد و دیماند ایجاد شده است.

(سیستم های)شبکه های برق ایزوله (عایق) شبکه های توزیع کوچکی در مناطق پرت و دورافتاده است که فاقد حمایت (تکیه گاه ،حامل)از شبکه های سراسری(یکپارچه) برق است.در این شبکه ها ،اغلب الکتریسیته توسط ژنراتورهای سوخت فسیلی کوچکی تولید می شود که این کار هزینه زیادی در بر دارد.منابع انرژی توزیعی یکپارچه (DERs) مثل منابع قابل تجدید و ذخیره انرژی از نظر اقتصادی و محیطی به صرفه هستند.با این حال عدم اطمینان و متغییر قابل توجهی در رابطه با نفوذ بالای منابع قابل تجدید مثل باد یا خورشید وجود دارد.وسایل ذخیره انرژی دارای موانع زمانی نامشخص(پنهان) هستند که مربوط به عملکرد آنها است و پیش بینی حالت شارژ (SOC) در طی کار کردن (عملکرد) برخی دستگاه های ذخیره انرژی مشکل است.بعلت ویژگی های ذاتی ذخیره انرژی و باد ،زمان واقعی عملکرد ها و هم آرایش(هم آراستگی ،هماهنگی) کنترل بحث برانگیز است.بسیاری از استراتژی های کنترل مرکزی /گریز از مرکز برای یکپارپچه کردن DERs در شبکه برق افزایش(توسعه) یافته است.مثال های استراتژی های کنترل قبلا ارائه و توسعه یافته است مثل تکنولوژی ((Grid Friendly Appliance)) (گریز از مرکز) که در{1} ارائه شده است. کاهش کنترل گریز از مرکز به بارهای مغایر(مخالف) اضافه شده که با استفاده از قانون کنترل نیمه مداوم دارای واکنش متراکم مطلوب برای کنترل ثبات و فرکانس در {2}است.در {3} کنترل گریز از مرکز نمودار ولتاژ در سیستم توزیع با DGs با استفاده از کنترل برق واکنش دار مبدل ها (متناوب سازها) ارائه شده است.کنترل نوع AGC مرکزی DGs در {4} پیشنهاد شده است.ترکیب استراتژی های هماهنگ (هم آرایش ،هم آراستگی)گریز از مرکز برای میکرو شبکه روستایی حاوی ژنراتورهای دیزلی و بادی،BESS و واکنش دیماند است که در {5} استفاده می شود.اهداف استراتژی های هماهنگ (هم آرایش ،هم آراستگی) حفظ فرکانس سیستم نزدیک به مقدار نامی است و جنبش (به کار انداختن،اندازه گیری) ژنراتور سوخت فسیل را با (شیوه های) دستگاه های ذخیره انرژی برای جبران متغییر باد کاهش می دهد.سیگنال ورودی کنترل قراردادی فقط برای نشان دادن تاثیر استراتژی های هماهنگ (هم آرایش) کنترل انتخاب شده است.طرح کنترل هماهنگ شده (هم آراسته) بهینه بین DERs برای ایجاد خدمات اضافی (کمکی) مثلا: طراحی ،گسیل(مخابره)،متعادل شدن،واکنش احتمالی و غیره در {11}-{6} کشف شده است.در {12} شبکه مدیریت انرژی نشان می دهد که این مقوله به چند جزء تقسیم شده است که شامل پیش بینی، کنترل(مدیریت)ذخیره انرژی و جزء بهین سازی است.جزء بهین سازی عملکرد.واحدday-ahead را انجام می دهد که از اطلاعات تولید(فرآورش) توزیعی (زنجیره ای) (DG) ،جزء پیش بینی برق، اطلاعات بازار و شبکه کنترل و مدیریت،ذخیره انرژی برای تولید به صرفه در شبکه استفاده می کند.استراتژی کنترل (مدیریت) انرژی برای سیستم های BESS دیزلی-بادی در {13} ارائه شده است.مقدار نامی ذخیره انرژی برق و دیزل با استفاده از پیش بینی های day-ahead با دوبار برای به حداقل رساندن هزینه های عملکرد ژنراتور دیزلی و نیز هزینه های مرتبط با طول عمر باتری منتشر شده است.مفهوم انتشار بار اقتصادی چند مرحله ای در میکروشبکه های island (جزیره ای) در {14} ارائه شده است.با اشاره به موضوعات متغییر و عدم اطمینان در {18}،{15} روش مدل کنترل پیشگویانه (MPC) معرفی شده است.این استراتژی بر اساس انتشار بار در حداقل هزینه است با فرض اینکه ذخیره انرژی موجود نباشد،منابع قابل تجدید قابل انتشار هستند و فقط اصطلاح کوتاه پیش بینی های باد متغییر هستند.در این مقاله MPC مرکزی بر اساس استراتژی هماهنگ(هم آرایش)برای انتشار DERs در یک سیستم ایزوله (عایق) پیشنهاد شده است.یک اختلاف کلیدی بین این مقاله و نمونه ای که در {18}،{15} ارائه شده است اهداف عملکردی هستند که علاوه بر اقتصادی بودن ثبت شده است.هدف این مقاله به حداکثزر رساندن میزان تولید باد در سیستم است در حالیکه به اقتصادی بودن شبکه و کنترل های جداگانه DERs توجه می کند.این امر را می توان با فرمول مسئله انتشار look-ahead و ریختگی آن در چهار چوب چند منظوره انجام داد.(این اهداف برای به حداقل رساندن هزینه های سوخت ژنراتورهای دیزلی ،به حداقل رساندن تغییر در بازده توان ژنراتورهای دیزلی (کاهش استهلاک ،خرابی) ،به حداقل رساندن هزینه های مرتبط با عمر پایین باتری در ذخیره انرژی و به حداکثر رساندن توانایی ژنراتورها برای ایجاد زمان واقعی تعادل است.)دو حالت کنترل انطباق یافته وابسته به این موضوع است که آیا شبکه ذخیره انرژی برای جبران متغییر بار شبکه یا باد استفاده شده است.بررسی های شبیه سازی برای ارزیابی عملکرد استراتژی های کنترل متفاوت و نشان دادن تاثیر حلقه بسته MPC در جبران عدم اطمینان در پیش بینی های بار و باد استفاده شده است.این مقاله به صورت ریز سازمان دهی شده است.در بخش 2 خلاصه ای از توصیف مسئله انتشار look-ahead استاندارد ارائه شده است.طرح هم آهنگی (هم آرایش) کنترل بهینه با استفاده از MPC در بخش 3 ارائه شده است.در بخش 4 بررسی های نمونه نشان دهنده تاثیر استراتژی هماهنگی کنترل بهینه است.در نهایت نتایج در بخش 5 ارائه شده است.