ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه‌های توزیع فعال بر اساس رضایت مشتری

چکیده

کلیدواژه‌ها

1. مقدمه  

2. بهینه سازی عملیات با در نظر گرفتن رضایت مشتری  

2.1 ساختار و حالت‌های عملیاتی شبکه‌های توزیع فعال 

2.2 مدل‌های بهینه سازی عملیات  

(1) تابع هدف بهینه سازی عملیات 

شکل 1. ساختار و حالت‌های عملیاتی شبکه‌های توزیع فعال 

(2) محدودیت‌های بهینه سازی عملیات  

2.3. شاخص‌های رضایت مشتری

 (1) شاخص مصرف برق

(2) شاخص هزینه برق

3. ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه توزیع بر اساس شبیه سازی ترتیبی مونت کارلو

3.1. پروسه‌های اصلی

3.2 شاخص‌های قابلیت اطمینان

(1) فرکانس قطع اختیاری (VIF) 

(2) فرکانس تنظیم اختیاری (VAF)  

شکل 2. نمودار شماتیک برای ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه توزیع فعال با در نظر گرفتن رضایت مشتری

4) احتمال خرید برق

4. مطالعات موردی و تحلیل 

شکل 3. فیدر 4 اصلاح شده از باس 6 در RBTS

جدول 1 پارامترهای قابلیت اطمینان خطوط و مبدل‌ها 

4.1. تأثیرات راضیت مشتری بر روی نمودار بار

شکل 4. تأثیرات شاخص مصرف برق بر روی نمودار بار 

شکل 5. تأثیرات شاخص هزینه برق بر روی نمودار بار 

4.2. عملکرد اقتصادی شبکه توزیع فعال با در نظر گرفتن رضایت مشتری 

شکل 6. مزایای عملیاتی سالانه در حالت‌های مختلف 

جدول 2. مقادیر مختلف هزینه سالانه به موجب شاخص‌های مختلف رضایت مشتری 

4.3. عملکرد قابلیت اطمینان شبکه توزیع فعال با در نظر گرفتن رضایت مشتری 

جدول 3. مقادیر مختلف شاخص‌های قابلیت اطمینان در شاخص‌های متعدد رضایت مشتری 

5. نتیجه گیری‌ها

در این مقاله ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه‌های توزیع فعال (ADN ها) با در نظر گرفتن رضایت مشتری بررسی شده است. مدل بهینه سازی عملیاتی ADNها ارائه شده است، که هدف آن به حداکثر رساندن مزایای عملیاتی ADN ها با استفاده از واکنش پاسخگویی به تقاضا است. با وجود این، بر اساس تصمیمات بهینه سازی، مشتریان ممکن است مجبور شوند عادت مصرف برق خود را تغییر دهند، که رضایت مشتری و قابلیت اطمینان مشتریان و ADN ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد. بنابراین دو شاخص رضایت مشتری به عنوان محدودیت در بهینه سازی عملیات برای تعیین این تأثیرها تعریف شده است. با استفاده از شبیه سازی ترتیبی مونت کارلو (SMC)، فرآیندهای بهینه سازی به طور ابتکاری با ارزیابی قابلیت اطمینان ادغام شده و از این رو تأثیر محدودیت‌های رضایت مشتری با ارزیابی قابلیت اطمینان ترکیب شده است. بعلاوه، چهار شاخص قابلیت اطمینان جدید در این مقاله برای نشان دادن این تأثیرها به طور واضح بیان شده است. اعتبار مدل‌ها و روش‌های ارائه شده توسط مطالعات جامع بر روی سیستم تست استاندارد تأیید شده است. نتایج ارزیابی تأثیر محدودیت‌های رضایت مشتری را بر روی نمودارهای بار، قابلیت اطمینان و عملکرد اقتصادی ADN ها به درستی مشخص کرده‌اند. نتیجه گیری‌های حاصل از نتایج ارزیابی می‌توانند اطلاعات مفیدی درباره اپراتورهای سیستم توزیع (DSO ها) به منظور توسعه مؤثر قابلیت اطمینان و اقتصاد عملیاتی ADN ها با استفاده از منابع تقاضا ارائه دهند.

منابع انرژی تجدیدپذیر (RF) (مانند باد و خورشید) به خاطر ویژگی‌های دوستدار محیط زیست توجه محققان را در سرتاسر جهان به سمت خود معطوف کرده‌اند [1]. تولید انرژی تجدیدپذیر یکی از روش‌های مهم اقتباس منابع RE است [2-4]. با وجود این، به خاطر تناوب و عدم قطعیت این منابع، ادغام منابع RE با شبکه‌های توزیع الکتریکی بحث برانگیز است [5]. شبکه‌های توزیع فعال (ADN ها)، که می‌توانند ترکیب منابع انرژی توزیع شده را به طور مناسب و فعال کنترل کنند (DER ها، شامل مولدهای RE، بارهای کنترل شده و مخازن)، نمونه‌های نوظهور برای کاربرد مؤثر منابع RE هستند [6]. در تحقیقات ADN ها بر روی نظریه‌ها و فن آوری های سنجش ADN، محافظت و کنترل تمرکز شده و مجموعه‌ای از دستاوردها در رفرنس‌های [7-12] منتشر شده است. در رفرنس [7] عملکرد یک نمونه واحد اندازه گیری فازی (PMU) بر اساس الگوریتم برآورد سنکرون فازی، که برای نظارت شبکه‌های توزیع فعال به کار می‌روند، همچنین کاربرد آزمایشی آن در زمان جزیره سازی عمدی و تست‌های اتصال یک شبکه توان با ولتاژ متوسط شهری توضیح داده شده است. رفرنس [8] یک طرح حفاظتی بر اساس امپدانس اندازه گیری شده ارائه داده است که شامل یک روش دیفرانسیل امپدانس و روش معکوس زمانی با امپدانس کم است. رفرنس‌های [9-12] مکانیسم، مدل‌ها و روش‌های کنترل ADN را بررسی کرده‌اند. بعلاوه، تحقیقات انجام شده بر روی طرح ریزی ADN به تازگی توجه بسیار زیادی را به سمت خود معطوف کرده‌اند [13-17]. تحقیقات انجام شده بر روی ارزیابی قابلیت اطمینان ADN ها به عنوان بخش داخلی طرح ریزی سیستم بسیار اهمیت دارند، با این حال در مقالات معدودی بر روی این موضوع تمرکز شده است. در ADN ها، بارهای قابل قطع، بارهای قابل کنترل و دستگاه‌های ذخیره سازی انرژی به عنوان منابع تقاضا محسوب می‌شوند که تناوب منابع RE و هزینه عملیاتی سیستم را کاهش می‌دهند [18، 19]. در رفرنس [19]، نحوه تأثیر پاسخگویی به تقاضا بر روی یکپارچگی بهتر منابع انرژی تجدیدپذیر مانند نیروی باد، خورشیدی، هیدرو، زیست توده و تولید همزمان گرما و برق (CHP) بررسی شده است. در تازه‌ترین سیستم‌های مدیریتِ توزیع از الگوریتم بهینه سازی برای زمانبندی کوتاه مدت خروجی‌های مختلف منبع انرژی استفاده شده است، منابع تقاضای مذکور در شبکه موجود هستند [20] به عبارت دیگر، اپراتورهای سیستم توزیع (DOS ها) می‌توانند زمانبندی عملیات روزِ پیش رو را بر اساس شاخص‌های قیمت برق و یا کنترل مستقیم بار، بهینه کنند. در رفرنس [20]، یک پروسه زمانبندی کوتاه مدت برای ADN ها به کار رفته است، که شامل دو مرحله است: یکی برنامه زمانی روز پیش رو برای بهینه سازی تولید منابع توزیع شده در روز بعد است؛ دیگری یک برنامه زمانی بین روز است که برای زمانبندی مجدد در هر 15 دقیقه بر اساس شرایط عملیاتی به روز شده و محدودیت‌های شبکه توزیع به کار می‌رود. رفرنس [21] یک چهارچوب زمانبندی عملیاتی بهینه پیشنهاد داده است که در سیستم مدیریت توزیع (DMS) به عنوان هسته شبکه‌های توزیع فعال و هوشمند به کار می‌رود. زمانبندی عملیاتی و مدیریت در سمت- تقاضا (یعنی بهینه سازی عملیاتی) نشانگر این است که مشتریان باید عادت‌های مصرف برق خود را تغییر دهند، با این حال این موضوع که آیا مشتریان از این تغییرات راضی هستند یا خیر و تا چه اندازه‌ای به تغییر تمایل دارند عوامل مهمی هستند. این موضوع‌ها استراتژی‌های واکنش مشتری را تحت تأثیر قرار داده و تأثیر بهینه سازی عملیات را بر روی کارایی قابلیت اطمینان مشخص می‌کنند. با جود این، در مقالات بسیار معدودی به این موضوع پرداخته شده است. مدل سازی صحیح رضایت مشتری در مدل‌های بهینه سازی عملیاتی و استفاده از تأثیرات آن در ارزیابی قابلیت اطمینان ADN از مواردی هستند که تاکنون بررسی نشده‌اند. در این مقاله یک مدل جدید برای بهینه سازی عملیاتی ADN ها ارائه شده است و فرآیندهای بهینه سازی توسط شبیه سازی ترتیبی مونت کارلو (SMC) به طور ابتکاری با پروسه‌های ارزیابی قابلیت اطمینان ادغام شده‌اند. برای بررسی تأثیرات رضایت مشتری بر روی قابلیت اطمینان ADN ها، دو شاخص رضایت مشتری (مبتنی بر مصرف برق و مبتنی بر هزینه برق) به ترتیب تعریف شده و به عنوان محدودیت در مدل بهینه سازی عملیاتی به کار رفته‌اند. چهار شاخص جدید قابلیت اطمینان برای تعیین تأثیرات این محدودیت‌ها بر روی قابلیت اطمینان ADN ها تعریف شده است. برای تأیید مدل‌ها و روش‌های ارائه شده مطالعات گسترده‌ای بر روی سیستم تست استاندارد انجام شده است. نتایج ارزیابی تأثیرات رضایت مشتری را بر روی نمودارهای بار، قابلیت اطمینان و عملکرد اقتصادی ADN ها به درستی نشان داده‌اند. نتیجه گیری‌های حاصل از این نتایج برای توسعه قابلیت اطمینان ADN ها و اقتصاد عملیاتی با استفاده از منابع تقاضا آموزنده هستند. این مقاله به شکل روبرو مرتب شده است. در بخش 2 مدل بهینه سازی عملیاتی با در نظر گرفتن رضایت مشتری توصیف شده است. در بخش 3 یک چهارچوب ارزیابی قابلیت اطمینان برای ADN ها ارائه شده است، که در آن بهینه سازی عملیاتی با ارزیابی قابلیت اطمینان ادغام شده است. موارد تست و تحلیل نتیجه به طور خلاصه در بخش 4 آمده است و در ادامه آن نتیجه گیری‌های مقاله در بخش 5 مطرح شده است.