در این پایان نامه که هدف برنامه ریزی بهره برداری منابع تولید پراکنده، ذخیرهسازها و راهکارهای مدیریت مصرف در محیط رقابتی میباشد، باید منابعی در نظر گرفته شوند که ضمن اینکه تکنولوژی نوین و بهروزی در سیستم قدرت هستند، مباحث جالبی را از لحاظ آکادمیک و علمی ایجاد کنند. یکی از این منابع، منابع تجدیدپذیر میباشد که در بین منابع تجدیدپذیر نیز منابع بادی ازنظر رشد تکنولوژی و قابل رقابت بودن با منابع سنتی از اهمیت بیشتری برخوردار میباشد. با در نظر گرفتن منابع بادی به خاطر اهمیت مسائل زیستمحیطی و با توجه به عدم قطعیت در تولید این منابع و فقدان سیاستهای حمایتی جامع، ریسک مسئله برنامه ریزی بهره برداری افزایش مییابد. بدین منظور در کنار این منابع از ذخیرهسازهای انرژی نیز استفاده شده است. خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه یکی از انواع ذخیرهسازهایی هستند که طی سالیان اخیر در مطالعات سیستم قدرت رقابتی و شبکه های هوشمند قدرت به‌وفور از آنها صحبت شده و کارهای متنوعی در این زمینه صورت گرفته است.
در این پایان نامه نیز تأثیر این منابع یعنی خودروهای برقده در نظر گرفته شده است. به‌طورکلی خودروهای الکتریکی با قابلیت اتصال به شبکه خودروهایی هستند که قابلیت اتصال به شبکه‌ی قدرت در نقاط تعریف شده معینی را دارا هستند و از این طریق میتوانند در تبادل توان الکتریکی با شبکه‌ی قدرت شرکت نمایند. زیرساخت‌های فنی و مخابرات لازم به‌منظور بهره‌برداری بهینه از این خودروها می‌بایست فراهم باشد. این خودروها دارای این قابلیت هستند که در بعضی از ساعات شارژ و در ساعاتی دشارژ گردند. بنابراین این خودروها میتوانند در یک بازی همکارانه در کنار منابع بادی مورد بهره برداری قرار گیرند[۱۷-۱۴].
( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )
در این پایان نامه این مسئله مدلسازی شده و بهعنوان یکی از نوآوریهای این پایان نامه مطرح
میباشد. در این حالت خودروها به‌صورت یکپارچه با منابع بادی عمل کرده و در صورت برنامه ریزی بهینه میتوانند باعث افزایش ضریب ظرفیت منابع بادی گردند. علاوه بر این و با توجه به اینکه در سیستم قدرت هوشمند، علاوه بر منابع سمت تولید، منابع سمت مصرف نیز این قابلیت را دارند که در بازار برق شرکت کرده و در تسویه قیمت بازار سهیم باشند، لذا در این پایان نامه نیز تأثیر راهکارهای مدیریت مصرف نیز در نظر گرفته شده است.
برای اجرایی کردن این راهکار بار مشترکین به‌صورت الاستیک در نظر گرفته شده و بار تابعی خطی از قیمت برق میباشد. یکی دیگر از راهکارهای مدیریت مصرف که در این پایان نامه توسعه یافته و اجرا شده است، جابجایی پیک میباشد. این کار از طریق توسعه یک بازی همکارانه بین خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه (که نقش ذخیرهساز را دارند) و بار مشترکین صورت گرفته است. این مسئله نیز بهعنوان یکی از نوآوریهای دیگر این پایان نامه مطرح میباشد.
۱-۲-ضرورت تحقیق و هدف از انجام پایان نامه
امروزه بحث انرژی یکی از مهمترین دغدغههایی است که افکار دولتهـا و ملتهـا را در جهـان بـه خـود مشغول ساخته است. شاید بتـوان تـأمین انـرژی در آینـده را از مهمترین مـشکلات بـشر در دهـههـا وقرنهای آینده دانست.اصولاً بحث انرژی یک مبحث اسـتراتژیک میباشـد و به‌طور مـستقیم بـه سیاستهای کشورها و تعاملات بین آنها بستگی دارد. یکی از منابعی که در دهه اخیر استفاده وبهرهگیری از آن رایج شده است، منابع تولید پراکنده میباشند.
این منابع در ابتدا شامل منابعی بودند که از سوختهای فسیلی استفاده میکردند. اما بعد از چند سال مسائل و مشکلاتی راجع به این سوختها مطرح شد. پی بردن به متناهی بودن این منابع، مطرح شـدن بحـث آلـودگی محیط‌زیست و پایین بودن بازده این منابع ازجمله این مسائل و مشکلات میباشد.علاوه بر مسائل مطـرح شـده،با پیچیدهتر شدن روابط دیپلماتیک بین کشورها و تعامل دولتها با یکدیگر، منابع فسیلی به یک ابـزار در بحثهای سیاسی تبدیل شده است. همه این موارد باعث شده است که دولتها در کشورهای مختلف به دنبال منابع جدید انرژی باشند تا مشکلات ذکـرشده را نداشته و با نامتناهی بودن آنها، خیال بشر برای همیشه از تأمین انرژی راحت گردد.یکی از منابعی که از دیرباز بشر از آن استفاده میکرده و امـروزه نیـز گـرایش جهـانی بـه سـمت استفاده از این منابع میباشد، انرژیهای تجدیدپذیراز قبیل منابع بادی، خورشیدی،بیوماس، جزر و مد و … میباشد. باوجوداینکه تکنولوژیهای استفاده از ایـن منـابع نـوپـا و درنتیجه پـرهزینه میباشند، ولی به دلیل داشتن برتری در جنبه های ذکر شده، مورد استقبال تمام کـشورها قرار گرفتهاند و متعاقب آن روزبه‌روز تکنولوژی آنها بهبود یافته و هزینه آنها کاهش مییابد.درنتیجه استفاده از آنها در دنیا مقرون به‌صرفه‌ترشده و نیز خواهد شد .به‌طورقطع در چند دهه آینده درصد زیادی از انرژی دنیـا توسـط ایـن منـابع تأمین خواهـد شـد وکشوری موفق خواهد بود که از هم‌اکنون به این منابع توجه کرده و سـهمی از سـبد انـرژی خـود را از این منابع تأمین کند[۱۳].
لازم به ذکر است، هنوز درصد استفاده از این منابع به دلیل تکنولوژی بالای آنهاو هزینه های ساخت زیاد، در اغلب کشورها پایین میباشد. ولی همـانطور کـه بیان شـد بـا پیـشرفت تکنولوژی، استفاده از این منابع سیر صعودی خود را با شتاب بیشتری طی خواهد کرد.یکی از مهمترین منابع تجدیدپذیر، منـابع بـادی مـیباشـد.در سالهای اخیر هدف عمده بیشتر سرمایه گذاریها در زمینه منابع بادی کاهش گازهای گلخانهای به میزان ۲۰ درصد، افزایش کارایی انرژی به‌اندازه ۲۰ درصد و افزایش مقادیر انرژی نو به میزان ۲۰ درصد تا سال ۲۰۲۰ با بهره گرفتن از منابع بادی بوده است که آن را سیاست پنج- بیست[۲] نیز مینامند[۱۳].
یکیدیگر از منابعی که طی سالیان اخیر استفاده از آن توسعه یافته است، ذخیرهسازهای انرژی بوده اند. در بین ذخیرهسازها نیز خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه از اهمیت زیادی برخوردار گشتهاند. این خودروها قابلیت شارژ و دشارژ را دارا هستند و میتوانند به برقراری تعادل توان در شبکه کمک کنند. از طرف دیگر با مطرح شدن سیستمهای قدرت هوشمند، منابع سمت مصرف نیز این فرصت را یافتهاند که همانند منابع سمت تولید در بازار برق شرکت کنند.
در این پایان نامه تأثیر منابع تولید پراکنده سنتی، بادی، خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه و راهکارهای مدیریت مصرف در نظر گرفته شده است و برنامه ریزی بهره برداری از این منابع مدنظر میباشد. با توجه به اینکه این مطالعات در محیط رقابتی صورت میگیرد، لذا ضروری است که عدم قطعیت‌های مربوط به مسئله بخصوص عدم قطعیت استراتژیک بازیگران مدنظر قرارگیرد. بنابراین ضروری است که برنامه ریزی بهره برداری از این منابع که اخیراً نرخ نفوذ آنها در شبکه نیز زیاد شده است، به صورت جامع و کاملی مدلسازی گردد. در این پایان نامه به این مهم پرداخته می شود.
۱-۳-نوآوریهای پایان نامه
نوآوریهای اصلی مدلسازی عدمقطعیت استراتژیک بازیگران شامل منابع بادی، ذخیرهسازها با در نظر گرفتن راهکارهای مدیریت مصرف در محیط رقابتی میباشد. از طرف دیگر منابع بادی دارای تولید تصادفی بوده و این مسئله شرکت آنها را در بازار برق مشکل می کنند. علاوه بر این خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه بهعنوان ذخیرهساز دارای ظرفیت محدودی نسبت به کل شبکه میباشند که این مسئله باعث میگردد برای تأمین بار پایه مناسب نباشند.بنابراین در این پایان نامه یک مدل بازی همکارانه توسعه یافته تا منابع بادی و این خودروها در این بازی به فکر بیشینه کردن سود خود باشند. این مسئله باعث افزایش انعطافپذیری منابع بادی شده و همچنین نقش خودروهای برقده را برای شرکت در بازار برق پررنگتر می کند.
این مسئله نیز بهعنوان یکی از نوآوریهای این پایان نامه مطرح میباشد.علاوه بر این در مدل پیشنهادی دیگر سعی شده است که خودروهای برقده در کنار راهکارهای مدیریت مصرف در یک بازی همکارانه در کنار هم فعالیت کنند که در این صورت قابلیت کنترلپذیری بارها نیز بیشتر می شود. این مسأله نیز بهعنوان نوآوری دیگر این کار محسوب می شود.
۱-۴-سرفصلهای پایان نامه
بعد از اینکه در این بخش مقدمهای راجع به موضوع پایان نامه بیان شد، در فصل دوم مروری بر توسعه منابع تولید پراکنده و دستهبندی آنها صورت میگیرد. ازآنجاکه در این پایان نامه منابعی مانند منابع بادی، خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه و راهکارهای مدیریت مصرف مدنظر
میباشند، لذا در فصل سه به‌تفصیل در مورد آنها بحث شده و مروری بر کارهای صورت گرفته درزمینهٔ برنامه ریزی بهره برداری این منابع صورت گرفته است.
در فصل چهارم نیز مدلسازی مسئله برنامه ریزی بهره برداری در محیط رقابتی و با مدلسازی عدم قطعیت استراتژیک بازیگران صورت گرفته است. در فصل پنجم شبیهسازی مربوط به مدل استخراج شده در فصل چهارم صورت گرفته و نتایج حاصل شده موردبررسی و تحلیل قرار گرفته است. سرانجام نتیجه‌گیری حاصل از تحقیق و پیشنهادات لازم در فصل ششم ارائه شده است.
فصل دوم
مروری بر انواع مختلف تکنولوژیهای تولید پراکنده
۲-۱- مقدمه
با تغییر و پیشرفت روزافزون صنعت برق و به‌واسطه برخی عوامل همچون محدودیتهای محیطی، جغرافیایی و مالی برای ایجاد نیروگاههای با ظرفیت بالا، افزایش روزافزون مشکلات پایداری و امنیت در سیستمهای قدرت، رشد دائمی و زیاد مصرف و مطرح شدن بازار رقابتی، ساختار سیستمهای قدرت دستخوش تغییر و تحولات فراوانی در سایر بخشها شده اند.
ازجمله این تغییر و تحولات در بخش تولید، به کارگیری منابع تولید با توان کم که به‌طور غیرمتمرکز و پراکنده در شبکه توزیع نصب میشوند، میباشد. براساس مطالعاتDCPA[3][4]منابع تولید پراکنده توانایی تأمین حداقل ۲۰ درصد ظرفیت جدید نصب در شبکه را داشته که البته با روند فعلی، این چشمانداز تا ۳۰ درصد نیز قابل افزایش است[۲۰-۱۸].
همچنین مؤسسه EPRI[5] میزان مشارکت این منابع تا سال ۲۰۱۰ را بین ۵/۲ تا ۵ گیگاوات تخمین زده است که نشان‌دهنده رشد روز افزون به‌کارگیری این تولیدات در تأمین انرژی موردنیاز در کشورهای مختلف میباشد[۲۱].
به‌کارگیری و حضور این واحدهای تولیدی، تأثیرات مثبت و منفی گوناگونی را در آنالیز و ارزیابی فنی و اقتصادی شبکه به همراه دارد. نصب این واحدها بدون بررسی تأثیرات آنها در شبکه باعث افزایش اثرات منفی، بروز مشکلات جدی در بهره برداری و کاهش کارایی و بهرهوری از این تولیدات در شبکه میگردد.
در این فصل مروری بر تکنولوژیهای تولید پراکنده، مشخصات آنها، دستهبندی و اصول کارکرد آنها صورت میگیرد. ازآنجایی‌که هدف از این پایان نامه برنامه ریزی بهره برداری از منابع تولید پراکنده، ذخیرهسازها و اجرای راهکارهای مدیریت مصرف است، لذا ضروری است که ضمن آشنایی با این منابع، منابعی در مطالعات در نظر گرفته شوند که اولاً در شبکه قدرت هوشمند امروزی رو به رشد بوده و ثانیاً بحثهای جذابی را در محیط رقابتی باوجودعدم قطعیت‌های زیاد مطرح کنند.
۲-۲- تعریف تولیدات پراکنده
استفاده از تولیدات پراکنده را میتوان بهعنوان یک حرکت و گرایش جدید در صنعت و شبکه های قدرت در نظر گرفت، لیکن تاکنون تعریف واحدی برای مشخص نمودن تکنولوژیهای این تولیدات معرفی نشده است. اگر بخواهیم یک تعریف کلی از این منابع داشته باشیم، به‌صورت زیر است:
” تولید پراکنده عبارت است از کلیه تکنولوژیهای تأمین انرژی الکتریکی موردنیاز در مقیاس کوچک که در نزدیکی و یا در محل مصرف قرار گرفته و توان تولیدی توسط این تولیدات به شبکه توزیع و یا مستقیماً به بار و مصرف کننده مشخصی تزریق میگردد [۲۲] “.
استفاده از تعریف فوق در جداسازی این تولیدات از بقیه روشهای تأمین انرژی الکتریکی کار مبهم و پیچیدهای است. به همین منظور تعاریف و تقسیم بندی دقیقتری براساس هدف، کاربرد، ظرفیت و استفاده و عدم استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر ارائه می شود. در ادامه به برخی از این تعاریف اشاره شده است.
۲-۲-۱- اهداف و کاربردهای تولیدات پراکنده
هدف اصلی از به‌کارگیری واحدهای تولید پراکنده، تأمین توان راکتیو موردنیاز بارهای شبکه
میباشد. بر اساس این تعریف نیازی به تأمین توان اکتیو موردنیاز از طریق این تجهیزات نمی باشد، هر چند که برخی از واحدهای تولید پراکنده قادر به تولید توان راکتیو نیز میباشند و بخشی از توان راکتیو بارها را نیز تأمین مینمایند. همچنین جهت تأمین نیازمندیهای بار و شبکه و با توجه به نوع تولید پراکنده، کاربردهای مختلفی را برای این تولیدات در نظر گرفتهاند که عبارت است از[۲۳]:
تولید همزمان برق و حرارت (CHP):انرژی حرارتی بسیاری در فرایند تبدیل سوخت به انرژی الکتریکی تولید میگردد. به طور متوسط،انرژی تولیدی در طی این فرایند تبدبل به انرژی حرارتی میگردد. این حرارت تولید شده در صورت نزدیکی به مراکز مصرف می تواند مورداستفاده قرار گیرد. علاوه بر مزیت فوق، استفاده از این تکنولوژی باعث کاهش آلودگیهای زیستمحیطی نیز میگردد.
تغذیه پشتیبان: تولید پراکنده می تواند در شبکه توزیع در برخی مواقع که یکی از بخشهای شبکه دچار مشکل شده است، به‌طور اضطراری بار موردنیاز برخی مصرف کنندگان که دارای هزینه خاموشی هنگفتی میباشند را تأمین نماید.
پیکسایی[۶]: هزینه تأمین انرژی موردنیاز بارهای شبکه در هر ساعت وابسته به میزان بار شبکه و آمادگی نیروگاهها میباشد. در صورتیکه هزینه تأمین انرژی توسط DGدر ساعات پیک از هزینه خرید انرژی از شبکه در این ساعات کمتر باشد، میتوان از این تولیدات جهت کاهش هزینه های تأمین انرژی الکتریکی استفاده نمود. در این حالت DGدر حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰۰ ساعت در سال به تأمین انرژی الکتریکی موردنیاز مصرف کنندگان می پردازد. ویژگیهای اساسی این تولیدات جهت استفاده در شبکه بدین‌صورت عبارت است از: پایین بودن هزینه نصب و راه اندازی،راه اندازی و اتصال سریع و پایین بودن هزینه های مربوط به تعمیر و نگهداری.
پشتیبانی شبکه: استفاده از تولید پراکنده قابلیت کاهش هزینه های سرمایه گذاری در سایر بخشها ازجمله تقویت ولتاژ شبکه، کاهش تلفات خطوط، کنترل توان راکتیو، آزادسازی ظرفیت خطوط انتقال و افزایش ظرفیت اضطراری شبکه را دارا میباشد.
تغذیه بارها به صورت جداگانه از شبکه برای مناطقی که هزینه اتصال آنها به شبکه به دلیل موانع طبیعی بالا بوده و صرفه اقتصادی ندارد.
تعویق هزینه های احداث و توسعه شبکه: در این حالت با آنالیز و بررسی تولیدات پراکنده و
هزینهها در طول دوره بهره برداری و مقایسه با توسعه شبکه، روش مناسب جهت توسعه شبکه ارائه میگردد.
کاهش آلودگیهای زیستمحیطی با بهره گرفتن از تولیدات مبتنی بر انرژیهای تجدیدپذیر و بالا بودن راندمان و آلودگی کمتر در تولیداتی که از سوختهای فسیلی استفاده می کنند.
تأمین خدمات جانبی[۷]موردنیاز جهت بهره برداری شبکه: در شبکه های قدرت تجدید ساختار یافته، قابلیت ارائه خدماتی همچون ذخیره چرخان[۸]، ذخیره تکمیلی[۹] و راه اندازی شبکه، دارای اهمیت زیادی میباشند[۲۴].
بهبود کیفیت برقرسانی: حضور منابع تولیدات پراکنده در نزدیکی مراکز مصرف می تواند تأثیرات مثبتی بر روی قابلیت اطمینان و کاهش تعداد و تداوم مدت‌زمان خاموشیهای مصرف کنندگان و همچنین افزایش کیفیت برقرسانی به مراکز بار با بهبود پروفیل ولتاژ در نقاط مصرف داشته باشد.
۲-۲-۲- ظرفیت تولیدات پراکنده
حداکثر ظرفیت منابع تولید پراکنده را نمی توان به‌طور دقیق مشخص نمود. بهعنوان مثال EPRIظرفیت این تولیدات را از چند کیلووات تا چند مگاوات تعریف می کند[۳]. نکتهای که در اینجا حائز اهمیت است این است که حداکثر ظرفیتی را که میتوان به یک شبکه متصل نمود وابسته به میزان ظرفیت شبکه و سطح ولتاژ میباشد؛ برای مثال تولیدات با ظرفیت بیش از ۱۰۰ تا ۱۵۰ مگاوات را نمی توان به شبکه های با سطح ولتاژ کمتر از ۱۱۰ کیلوولت متصل نمود[۲۲]. در جدول زیر یک تقسیم‌بندی از واحدهای DGبر اساس ظرفیت تولیدی آنها ارائه شده است.
جدول (۲-۱) تقسیم‌بندی DG بر اساس ظرفیت تولید
آخرین نظرات