یک تئوری شبکه هوشمند جدید برای سایزبندی بهینه سیستم های انرژی تجددیدپذیر تلفیقی

شچکیده

کلمات کلیدی

1- مقدمه

2- مدلسازی ریاضی مولفه های سیستم تلفیقی

2-1 مدل زیرسیستم انرژی بادی

2-2 مدل زیرسیستم انرژی PV

2-3 مدل مولد دیزلی

2-4 مدل ذخیره باطری

2-5 مدل قابلیت اطمینان سیستم

2-6 تحلیل هزینه

3- الگوریتم مدیریت انرژی ارائه شده برای HRES

3-1 الگوریتم کنترل برای HRES

3-1-1 مد شارژ باطری

3-1-2 تامین بار با اولویت پایین

3-1-3 تامین متغیر ساختگی

3-1-4 مد تخلیه باطری

3-1-5 کارکرد مولد دیزلی

3-1-6 اتلاف احتمال بار

3-2 الگوریتم بهینه سازی برای HRES

4- برنامه پیشنهادی جدید

5- نتایج شبیه سازی و بحثها

جدول 1- خصوصیات اقتصادی و فنی مولفه های HRES.

جدول 2- خصوصیات فنی ده WT تحت مطالعه.

شکل 3- مشخصه بار کل ساعتی.

شکل 4- سرعت باد ساعتی مکان ینبع.

شکل 5- تابش خورشیدی ساعتی در سطح کج شده مکان ینبع.

شکل 6- اولین تکرار بهینهسازی سایز مکان ینبع.

شکل 7- تکرار نهایی بهینه سازی سایز مکان ینبع.

شکل 8- عملکرد مولفه های HRES در طول یک سال.

شکل 9- حساسیت NPP برای درصدهای جابجایی بار مختلف.

شکل 10- رابطه بین LEC و نسبت نفوذ با و بدون جابجایی بار.

شکل 11- یک مقایسه بین عملکرد بار کل و جابجایی LPL.

6- نتیجه گیری

شبکه هوشمند تعامل بین تولید و بار را برای ارسال بهینه انرژی براساس شرایط عملیاتی ممکن می کند. اگرچه شبکه هوشمند بسیاری از مشکلات این دوره را حل می کند، موجب مشکلات بهینه سازی و کنترل جدید مخصوصا با رشد نقش منابع انرژی تجدیدپذیر می شود. تکنیک جابجایی بار در این مقاله با تقسیم بار به دو دسته، بار با اولویت بالا (HPL) و بار با اولویت پایین (LPL) استفاده شده است. HPL باید شرایط طور هر چه باشد تامین شود، ولی LPL می تواند وقتی که تولید از منابع تجدیدپذیر موجود است تامین شود. این مقاله یک طراحی پیشنهادی و برنامه بهینه سازی جدید را برای سایزبندی فناوری- اقتصادی سیستم های انرژی باطری/دیزل/باد/ PV تلفیقی مستقل تحت تئوری شبکه هوشمند برای پایین ترین هزینه انرژی تولید شده در بالاترین قابلیت اطمینان ارائه می کند. یک روش دقیق برای زوج شدن بین پنج مکان در عربستان سعودی و ده توربین بادی (WTها) از کارخانه های مختلف برای بیشینه سازی تولید انرژی و کمینه سازی هزینه kWh ساعت شده ارائه شده است. برنامه پیشنهادی جدید در مد انعطاف پذیر پیاده سازی می شود که در بسیاری از برنامه های موجود در بازار در دسترس نمی باشد. نتایج ارزشمند بسیاری می توانند از برنامه پیشنهادی استخراج شوند که می توانند به محققان و تصمیم گیرندگان کمک کنند.

امروزه، افزایش تقاضای انرژی و وابستگی به سوخت فسیلی تمام شدنی موضوعات مهمی است که بخش انرژی در کل جهان با آن مواجه شده است. بنابراین، یک روند بزرگ برای استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر (RES) برای حل تولید برق مخصوصا در جوامع دوردست وجود دارد. استفاده از RES زیاد می تواند قابلیت اطمینان سیستم را افزایش و هزینه انرژی تولید شده را به طور قابل توجهی کاهش دهد. ولی، به صورتی که نفوذ RES افزایش می یابد، بهبودها و اصلاحات جدی برای شبکه برق موجود برای سازگاری و ادغام منابع طبیعی ادواری مورد نیاز می باشند. سیستم شبکه هوشمند برای اضافه کردن مدیریت، قابلیت های کنترل و ارتباطات به زیرساخت تحویل برق ملی برای جابجایی برق در سیستم تاحدامکان به صورت موثر و اقتصادی استفاده می شود. سیستم انرژی تجدیدپذیر تلفیقی (HRES) ادغام شده در سیستم شبکه هوشمند به یک طراحی دقیق و مطلوب، تطبیق بین مکان ها، سلول های PV، انواع WT، سایزبندی هر مولفه برای کمینه کردن هزینه انرژی و تولید شده و بیشینه سازی قابلیت اطمینان سیستم نیاز دارد. چندین روش برای دستیابی به پیکربندی-های مطلوب HRESها و شکل دهی تقاضای بار براساس تئوری های شبکه هوشمند ایجاد شدند. پیکربندی بهینه و شکل دهی تقاضای بار می توانند با تطبیق سطح بار ساعتی در پاسخ به هزینه های برق ساعتی انجام شوند. تشویق مشتریان برای دستیابی به مشخصه بار همدید یکی از راه حل هایی بود که برای به دست آوردن یک مشخصه بار ایده ال مناسب برای ابزارها وابسته به اینکه چه مقدار اطلاعاتی را ابزارها به اشتراک گذاشته اند استفاده شده است. محسنیان- راد و لئون- گارسیا یک چارچوب زمان بندی بهینه و خودکار را برای مصرف انرژی مسکونی ارائه کردند. نویسندگان از بهینه سازی برنامه نویسی خطی، برای دستیابی به تبادل بین کمینه-سازی هزینه برق و کمینه سازی زمان انتظار برای عمل بارها در حضور یک نرخ قیمت گذاری همزمان استفاده کرده اند. سایزبندی مولفه های HERS و کنترل قیمت انرژی تولید شده در بارلی و همکاران براساس تبادل بین هزینه سیستم و درصد بار برآورده نشده با استفاده از نرم افزار Hybrid2 در ارتباط با یک مدل سری زمانی ساده شده منتشر شده اند. بیشتر روش های شبیه سازی توصیف شده در بالا وابسته به حضور یک نرخ قیمت-گذاری همزمان برای هزینه یا کاهش پیک تقاضا می باشند، که یک راه حل ایده ال نمی باشد. این مقاله یک برنامه پیشنهادی جدید (NPP) را با استفاده از جابجایی بار به صورت یکی از اصول شبکه هوشمند برای سایزبندی مولفه های HRES مستقل به منظور برآورده کردن تقاضای بار با پایین ترین هزینه انرژی تولید شده (LEC) و پایین ترین اتلاف احتمال بار (LOLP) ارائه می کند. دو نوع از بار براساس اولویت در نظر گرفته شده اند، بار با اولویت بالا (HPL) و بار با اولویت پایین (LPL). HPL باید از هر منبع در دسترس (تجدیدپذیر، باطری یا متداول) تامین شود، در حالی که LPL می تواند از زمان تولید اضافی RES تامین شود. بهبود مشخصه تقاضا توسط جابجایی LPL از زمان تولید پایین به زمان تولید بالا انجام شده است. منطق استفاده شده در این برنامه برای دنبال کردن LOLP و انرژی ساختگی برای برآورده کردن مشخص بار انبوهه با مقدار مینیمم LEC طراحی می شود. مساحت PV، تعداد توربین های بادی (NWT)، اندازه مولد دیزلی (DG)، ظرفیت باطری و LEC پارامترهای بهینه سازی در این برنامه بودند. توان نامی مولد دیزلی، مقدار ماکزیمم و مینیمم حالت شارژ باطری، و برای تضمین مشخصه بار در زمان تولید ناقص سایزبندی شده اند. داده های ساعتی سرعت باد، تابش خورشیدی، دما و توان بار برای پنج مکان در عربستان صعودی و ده WT از کارخانه های مختلف به صورت ورودی های NPP استفاده شده اند. مکان های استفاده شده در این مطالعه عبارتند از: ینبع، ظهران، ظالم، ریاض و قیصومه. نسبت نفوذ (نسبت تولید باد به تولید تجدیدپذیر کل) با افزایش های معین برای برآورده کردن نیازمندی های بار مکان های تحت مطالعه تغییر کرده است. با استفاده از NPP، بهترین مکان و اقتصادی ترین WT برای مکان انتخاب شده می تواند تعیین شود. به علاوه، یک روش اقتصادی دقیق برای محاسبه قیمت انرژی تولید شده ارائه شده است.