شبکه های هوشمند انرژی

هدف: انرژی یکی از عوامل حیاتی برای توسعه اجتماعی و اقتصادی کشورهاست؛ به طوری که اغلب، میزان مصرف انرژی در یک کشور، نشان دهنده سطح رفاهی است که مردم آن کشور می توانند به دست آورند. با مصرف روزافزون انرژی در سال های اخیر و همچنین با توجه به اینکه در سیستم های تولید برق سنتی بیشترِ انرژی از طریق نیروگاه های بزرگ و به صورت متمرکز تأمین می شود، بعضی مسائل از جمله هزینه های تولید، آلودگی هوا، قابلیت اطمینان و کیفیت انرژی اهمیت چشمگیری پیدا می کنند و برای شبکه های تأمین انرژی سنتی، ممکن نیست که چنین نیازهای توسعه ای را برآورده کنند. بنابراین شبکه های هوشمند تأمین انرژی، به تدریج جایگزین شبکه های سنتی شدند. از طرفی، برای نیل به قیمت های مناسب و قابلیت اطمینان شبکه، برنامه های پاسخ گویی بار راه کاری است که می توان به کمک آن، الگوی مصرف انرژی الکتریکی را در زمان های پیک بار در شبکه هوشمند بهبود داد. این برنامه ها به دو دسته برنامه های قیمت محور و برنامه های تشویق محور دسته بندی می شوند. در این پژوهش از برنامه های قیمت محور مبتنی بر قیمت گذاری لحظه ای استفاده می شود. هدف از پژوهش حاضر، ارائه یک مدل ریاضی چندهدفه برای شبکه های هوشمند انرژی با در نظر گرفتن برنامه های پاسخ گویی بار است. روش: پارامترهای این پژوهش به دو دسته پارامترهای غیرقطعی و قطعی دسته بندی شدند. پارامترهای سرعت باد، تابش خورشید، تقاضای انرژی و قیمت برق منطقه با توجه به ماهیت آن ها، پارامترهای غیرقطعی در نظر گرفته شدند. با توجه به اینکه هر یک از پارامترهای غیرقطعی، از توزیع احتمالی خاصی پیروی می کنند، پس از شناسایی توزیع مربوطه، به سناریوسازی برای هر یک از این پارامترها اقدام شد. در نهایت مدل چندهدفه ریاضی که شامل اهداف حداقل سازی هزینه بهره برداری، حداقل سازی آلودگی و حداقل سازی پیک مصرف و محدودیت های مربوطه بود، طراحی شد. پس از جمع آوری داده ها و با استفاده از زبان برنامه نویسی گمز، به حل مدل اقدام شد. همچنین تأثیر برنامه های پاسخ گویی بار در بهبود توابع هدف نیز بررسی شد.   یافته ها: نتایج حاصل از حل مدل نشان داد که شبکه های هوشمند انرژی و مشارکت طرف مصرف کننده در برنامه های پاسخ گویی بار، امکان کاهش هزینه های بهره برداری، کاهش انتشار آلودگی و کاهش پیک مصرف را میسر می سازد؛ به گونه ای که با افزایش مشارکت مصرف کنندگان در برنامه های پاسخ گویی بار، توابع هدف بهبود می یابند. طبق نتایج به دست آمده، با مشارکت ۲۰ درصدی مصرف کنندگان، میزان بهبود در اهداف ذکر شده، به ترتیب حدود ۱۵.۱۷ و ۱۳ درصد بود. نتیجه گیری: شبکه های هوشمند انرژی با استفاده از فناوری دیجیتال دوطرفه، امکان تبادل اطلاعات بین تولیدکننده و مصرف کننده را فراهم می آورند و انرژی را از تولیدکنندگان به مصرف کنندگان منتقل می کنند. همچنین از طریق کنترل وسایل مصرف کنندگان، در مصرف انرژی آن ها صرفه جویی می کنند و هزینه ها و مسائل زیست محیطی شبکه را کاهش می دهند. دولت ها می توانند از شبکه های هوشمند انرژی، به عنوان راه حلی برای مدیریت استقلال انرژی، کاهش گرمایش جهانی و انتشار آلودگی زیست محیطی استفاده کنند.