ریزشبکه

مباحث اقتصادی و قابلیت اطمینان برای مصرف کنندگان از اهمیت بالایی برخوردار می باشد که در تصمیم گیری های آنان در مورد نحوه تامین انرژی تاثیرگذار است. از طرفی، ریز شبکه ها، شبکه های جدیدی هستند که می توانند انرژی را برای مصرف کنندگان تامین نمایند. در این مقاله، 4 روش تامین انرژی الکتریکی از نظر اقتصادی و قابلیت اطمینان با هم مقایسه می شوند. این 4 سناریو عبارتند از: تامین انرژی تنها به وسیله شبکه؛ شبکه و منابع تولید پراکنده؛ ریز شبکه به تنهایی و ریز شبکه متصل به شبکه بالادست. تابع هدف 2 بعدی پیشنهادی، شامل هزینه ثابت و جاری تامین انرژی و قابلیت اطمینان می باشد که با استفاده از روش وزن دهی، جواب بهینه آن برای 4 سناریو محاسبه و مقایسه می شود. در ضمن، به منظور محاسبه قابلیت اطمینان این سناریوهای تامین انرژی، دو حالت بارها بر روی یک فیدر و بارها بر روی فیدرهای مجزا در نظر گرفته می شوند. روش پیشنهادی در این مقاله با روش مشابه مقایسه گردیده که نتایج نشان از کارآمد بودن و کاربردی تر بودن روش فوق دارد.

گسترش و ارتقاء شبکه های توزیع، اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه های توزیع و موازی کردن شبکه ها با یکدیگر به منظور افزایش قابلیت اطمینان سیستم، از جمله عوامل اصلی افزایش جریان اتصال کوتاه در شبکه های توزیع می باشند. بنابراین، محدودسازی جریان خطا امری ضروری در شبکه های توزیع در حال توسعه است. بکارگیری محدودکننده های جریان خطا یکی از روش های موثر برای کاهش دامنه جریان خطا می باشد. عملکرد این تجهیزات به پارامترهای محدودکننده جریان و موقعیت آن بستگی دارد. تغییر در موقعیت محدودکننده جریان می تواند سبب افزایش جریان اتصال کوتاه شود. این مقاله به بررسی تاثیر محدودکننده جریان در یک ریزشبکه شامل توربین بادی و پیل سوختی پرداخته است. همچنین مکان مناسب جهت نصب محدودکننده جریان خطا مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی ها تاثیر استفاده از محدود کننده های ابررسانای جریان خطا و مکان نصب آنها در کاهش دامنه جریان خطا را بخوبی نشان می-دهند.

بهره برداری از ریزشبکه ها ی شامل منابع تولید همزمان برق و گرما به دلیل وابستگی درونی دو نوع انرژی الکتریکی و حرارتی نیاز به روش های مدل سازی و بهینه سازی خاصی دارد. در این مقاله پس از معرفی یک ریز شبکه نمونه ومدل-های مختلف منابع تولید پراکنده موجود در آن به بررسی مساله بهره برداری چند هدفه از این ریز شبکه خواهیم پرداخت. در این راستا، مدلی بر اساس بهینه سازی با سه هدف هزینه تولید منابع، آلودگی زیست محیطی و تلفات ریز شبکه معرفی و با توجه به ماهیت مساله از الگوریتم ژنتیک مبتنی بر رتبه بندی نامغلوب استفاده می شود. رویکرد مساله تأمین بارهای الکتریکی و حرارتی مشترکین در طول شبانه روز با در نظر گرفتن امکان تبادل انرژی با شبکه بالادستی و رعایت قیود ترمودینامیکی محرک های اولیه سیستم های تولید همزمان می باشد. بر این اساس، سه سناریوی عملی استفاده از بویلر کمکی، تولید موتور گازسوز و تولید میکرو توربین برای پاسخگویی به نیازهای حرارتی و الکتریکی مشتریان ارایه گردیده و از این بین، اقتصادی ترین سناریو پیشنهاد می گردد.

امروزه علاقه بسیاری جهت مدیریت و برنامه ریزی سیستمهای انرژی شکل گرفته که در آن هدف مینیمم نمودن هزینه تولید،کاهش قیمت برق مصرفی برای مصرف کنندگان و استفاده بهتر از منابع تجدیدپذیر انرژی در شبکه های قدرت است. در این راستا، از آنجا که مدیریت سمت تقاضا مشارکت مصرف کنندگان را در سیستمهای قدرت افزایش میدهد، مدلسازی مشخصه های مصرف کننده از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این مقاله از یک الگوریتم بهینه سازی زنبور عسل چند بعدی بر روی یک ریز شبکه به منظور تعیین تولید بهینه در آن استفاده شده است که در آن با در نظر گرفتن قیمت پیشنهادی هر یک از منابع تولید و ذخیره و همچنین قیمت پیشنهادی بارهای قابل قطع مدیریت بهینه انرژی صورت میگیرد. مقایسه الگوریتم پیشنهاد شده در این مقاله با الگوریتم مربوط به سیستمهای انرژی متداول نشاندهنده 30% کاهش هزینه به همراه افزایش در سرعت تصمیم گیری توسط کنترلر مرکزی و نیز بهبود عملکرد منابع موجود در ریزشبکه مربوط به سیستم تحت مطالعه است.

امروزه، سیستم های ریزشبکه به عنوان ابزاری پایه برای تولید توان با کیفیت بهتر، راندمان بالاتر و قابلیت اطمینان بیشتر بکار گرفته می شود. اقدام اساسی در این سیستم ها، جبران تاثیرهای ناشی از متغیر بودن تولید منابع غیرقابل کنترل است. در این مقاله، یک فرمول کلی برای تخمین عملکرد بهینه سیستم، به منظور مینیمم سازی هزینه های مربوط منابع تولید، بارهای قابل قطع و همچنین کاهش قیمت برق مصرفی (MCP) ارائه شده است. در این راستا، برای ایجاد تعادل در عرضه و تقاضا، تاثیر میزان ذخیره انرژی در شبکه و پاسخ سمت تقاضا نیز لحاظ شده است. در مسئله بهینه سازی مطرح شده، برای مینیمم سازی هزینه های سیستم از الگوریتم جدیدی بنام رقابت استعماری چند بعدی استفاده شده است که در آن قیود فنی شامل تغذیه کامل بار و مشخصه های فنی مربوط به هر یک از منابع موجود در ریز شبکه ها، لحاظ شده است. مقایسه ای مابین الگوریتم پیشنهاد شده و الگوریتم سیستم مدیریت انرژی متداول اصلاح شده (MCEMS) در سیستم تست ریزشبکه مرکز تحقیقات انرژی کاتالونیا، نشان دهنده کارایی الگوریتم پیشنهاد شده برای تامین تقاضای بار، کاهش هزینه کلی تولید (در حدود 31 %) و همچنین کاهش MCP نسبت به MCEMS می باشد.

یکی از مسائل مهم در بهره برداری بهینه از سیستم قدرت، بهره برداری بهینه از ریزشبکه ها با در نظر گرفتن مدیریت سمت تقاضا است. اجرای برنامه های مدیریت سمت تقاضا از یک طرف باعث کاهش هزینه بهره برداری از سیستم قدرت گردیده و از طرف دیگر اجرای این گونه برنامه ها نیاز به سیاستهای تشویقی مالی دارد. در این مقاله مسئله بهره برداری بهینه از ریزشبکه ها به همراه مدیریت سمت تقاضا به صورت یک مساله بهینه سازی فرمول بندی گردیده است. جابجایی بار به عنوان یک راهکار موثر در مدیریت سمت تقاضا در نظر گرفته شده است. تابع هدف این مساله، حداقل کردن مجموع هزینه های بهره برداری از سیستم قدرت و هزینه جابجایی بار بوده و قیود مساله شامل قیود بهره برداری و محدودیتهای اجرایی برای جابجایی بار است. در این مساله میزان جابجایی بارها برحسب ساعت به عنوان متغیرهای مسئله در نظر گرفته شده و برای حل این مساله، از ترکیب الگوریتم ژنتیک و الگوریتم پخش بار بهینه استفاده شده است. روش پیشنهادی به یک ریزشبکه نمونه اعمال شده و نتایج نشان داد که با مدیریت سمت تقاضا می توان هزینه کل بهره برداری از یک ریزشبکه را کاهش داد.

با افزایش تعداد ریزشبکه ها بر میزان پیچیدگی و غیرخطی بودن سیستم قدرت افزوده شده است و کنترل کننده های مرسوم کارایی مناسبی در بازه وسیعی از نقاط کار نشان نمی دهند. در این مقاله از کنترلر تناسبی-انتگرالی-مشتق گیر مرتبه کسری بهینه شده با الگوریتم ترکیبی گرگ خاکستری-جستجوی الگو برای کنترل فرکانس هر یک از مناطق ریزشبکه و نیز کنترل توان بین مناطق متصل به هم استفاده شده است به طوری که عدم قطعیت پارامترهای ریزشبکه ها در نظر گرفته شده است. کنترل کننده پیشنهادی در حلقه ثانویه هر یک ریزشبکه ها قرار داده شده است، عملکرد مناسب و مقاوم در برابر عدم قطعیت پارامترهای ریزشبکه ها در شبیه سازها نشان داده شده است. و کنترل کننده پیشنهادی با کنترل کننده مرتبه کسری که پارامترهای توسط الگوریتم گرگ خاکستری و هم چنین کنترل کننده PID مرسوم مقایسه شده است و عملکرد مناسب کنترل کننده پیشنهادی از نظرکاهش زمان نشست، کاهش فراجهش و فروجهش در مقایسه با سایر کنترل کنندها به اثبات رسیده است.