نیروگاه تلمبه ذخیره ای

یکی از موانع اصلی تکنولوژی استحصال انرژی الکتریکی از باد، طبیعت منقطع آن است که پیش بینی توان خروجی مزرعه بادی را حتی برای چند ساعت مشکل می سازد. برای حل این مشکل از نیروگاه های تلمبه ذخیره ای به عنوان مکملی خوب برای مزرعه بادی استفاده می شود و این امر به دلیل توانایی نیروگاه تلمبه ذخیره ای در ذخیره انرژی در حجم قابل توجه و پاسخ دهی سریع آن می باشد. در این مقاله مدل بهینه سازی به صورت یک مسئله برنامه ریزی تصادفی دو مرحله ای با سه پارامتر تصادفی قیمت بازار، تولید باد و دسترس پذیری واحدهای تلمبه ذخیره ای و بادی به منظور بررسی اثر آن بر قابلیت اطمینان تامین انرژی فرمول بندی شده است. برای مشاهده کارایی نیروگاه تلمبه ذخیره ای در کاهش هزینه ها، دو ساختار به صورت بهره برداری جدا از هم نیروگاه بادی و تلمبه ذخیره ای و بهره برداری کنارهم دو نیروگاه پیشنهاد شده است.

یکی از مهمترین چالش هایی که بهره برداران سیستم قدرت و متولیان بازار برق با آن درگیر هستند، کاهش اثر عدم قطعیت توان باد در بازار رقابتی است. در این پژوهش به کمک مدل مشارکت یکپارچه نیروگاه های بادی و تلمبه ذخیره ای در تسویه بازار انرژی و رزرو جنبه های مختلف هزینه های بهره برداری مقایسه شده است. همچنین نقش نیروگاه تلمبه ذخیره ای به عنوان ذخیره ساز در افزایش نفوذ توان باد در شبکه قدرت برررسی شده است. به علاوه، کاهش هزینه های بهره برداری، کاهش نیاز به ذخیره های چرخان و غیرچرخان در بهره برداری مشترک باد و ذخیره ساز اشاره شده است. جهت سادگی مسأله سیستم مورد آزمایش سه باسه، با حضور یک واحد تلمبه ذخیره ای و یک واحد بادی در طول دوره شبیه سازی 4 ساعت در نظر گرفته شده است.

تولید انرژی در بخش نیروگاه های تلمبه ای، استراتژی ذخیره و بهره برداری دائم از این نیروگاه ها یکی از سیاست های موفق دولت ها است. از این رو در این پژوهش حداقل سازی میزان هزینه های تولید انرژی و نگهداری و تعمیرات در یکی از نیروگاه های بزرگ تلمبه ذخیره ای در ایران در راستای سیاست گذاری های سبز بر اساس راهبرد شبیه سازی- بهینه سازی پرداخته شده است. در مدل MINLP معرفی شده بدنبال بهینه سازی هزینه نگهداری و تعمیرات بر اساس میزان تولید، ساعت کارکرد نیروگاه، سطح کسری تولید انرژی با در نظر گرفتن عدم قطعیت در سطح تقاضای شبکه با استفاده از روش برنامه ریزی امکانی ارائه شده است. جهت حل مدل ریاضی در ابعاد کوچک از الگوریتم حل دقیق CPLEX در نرم افزار GAMS حل شده است و در ابعاد بزرگ از دو الگوریتم فرا ابتکاری GA و ICA با کدنویسی دودویی در نرم افزار مت لب بهره گیری شد. نتایج این پژوهش نشان داده است که حل الگوریتم فرا ابتکاری با وجود تقریب جواب های بهینه با ضریب اطمینان 95 درصد در مدت زمان مناسبی اجرا شده است و نتایج پژوهش به کاربردی بودن مدل ارائه شده در نیروگاه مورد مطالعه اشاره دارد.