28924

توسعه مدل بهينه‌سازي توافقي در بستر زنجيره بلوكي براي مديريت ريزشبكه‌هاي برق

دكتري

مهندسي صنايع

1396

1402/6/18

مير سامان پيشوايي

رضا دشتي

صنايع

در شرايط كنوني، برق در نيروگاه‌هاي بزرگ و متمركز توليدشده و از طريق خطوط انتقال طولاني و شبكه‌هاي توزيع به دست مصرف‌كننده مي‌رسد. سيستم فوق داراي اشكالات بسياري است كه از آن جمله مي‌توان به تلفات بالا در انتقال انرژي و عدم مشاركت مصرف‌كنندگان در توليد انرژي اشاره كرد. براي غلبه بر اين مشكلات، صنعت برق به دنبال توليد غيرمتمركز برق و توسعه ريزشبكه‌ها به‌عنوان مجموعه از منابع توليد پراكنده مانند سلول‌هاي خورشيدي، توربين‌هاي بادي و ...كه مي‌تواند موجب افزايش سرمايه‌گذاري بخش خصوصي، مشاركت مصرف‌كنندگان فعلي در توليد انرژي و افزايش استفاده از انرژي‌هاي تجديد پذير شود. پژوهش حاضر به دنبال مديريت انرژي در ريزشبكه‌ها به كمك توسعه يك مدل غيرمتمركز دو سطحي برنامه‌ريزي-تقسيم سود مطابق با معماري زنجيره بلوكي است. سطح اول به كمك مدل‌هاي بهينه‌سازي داده محور تطبيق تصميمات عملياتي مجموعه‌اي از ريزشبكه‌هاي متصل به يكديگر را كه با يكديگر تبادل انرژي مي‌كنند را تعيين مي‌كند. اين مدل‌ها كه از تكنيك‌هاي يادگيري ماشين بهره مي‌برد مي‌تواند اعتبار نتايج به‌دست‌آمده توسط مدل بهينه‌سازي را به‌صورت مؤثري ارتقا دهد. سطح دوم سود حاصل از مشاركت ريزشبكه‌ها را با به كارگيري بازي چانه‌زني نش ميان آن‌ها تقسيم مي‌شود. براي تضمين عادلانه بودن سود توزيع‌شده، يك شاخص چانه‌زني فازي توسعه داده مي‌شود كه مي‌تواند در مقايسه با شاخص‌هاي پيشين به‌صورت دقيق‌تري ميزان مشاركت ربزشبكه‌ها را شناسايي كند. برخلاف مدل هاي متداول بهينه‌سازي كه ساختاري متمركز داشته و نياز به جمع آوري اطلاعات تمامي نهادها در يك واحد مركزي دارد، مدل‌هاي توسعه داده شده در اين رساله به كمك الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي غيرمتمركز مطابق با معماري زنجيره بلوكي حل مي‌شود. در اين رويكرد، اطلاعات حساس نهادها به صورت محلي نگهداري شده و تنها اطلاعات غيرحساس ميان نهادها منتقل مي‌شود.. پياده‌سازي مدل دو سطحي توسعه داده شده بر روي شبكه‌هاي استاندارد نشان مي‌دهد كه مدل‌هاي بهينه‌سازي داده محور تطبيق‌پذير مي‌توانند استواري شبكه را با هزينه‌اي كمتر نسبت به مدل‌هاي گذشته تضمين كنند. به علاوه الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي غيرمتمركز حريم خصوصي ربزشبكه‌ها حفظ كرده و سرعت محاسباتي مطلوب‌تري در مقايسه با مدل‌هاي بهينه‌سازي متمركز دارند.

1402/07/30

A Consensus-based Optimization Model in Blockchain Platform for Energy Management of microgrids

9/8/2024 12:00:00 AM

In the current situation, power is produced in large and centralized power plants and reaches consumers through long transmission lines and distribution networks. The above system has many problems, such as high losses in energy transmission and the lack of consumer participation in energy production. To overcome these problems, the power industry is looking for decentralized energy production and the development of microgrids as a set of distributed production sources such as solar cells, wind turbines, etc., which can increase private sector investment, the participation of current consumers in energy production, and the use of renewable energies. In this regard, tthis study seeks to develop a two-level decentralized planning-profit distribution model according to blockchain architecture. The first level develops data-driven robust optimization models to determine operational decisions for multilple interconnected microgrids that exchange energy with each other. The data-driven robust optimization models use machine learning techniques to effectively improve the validity of the results obtained by the optimization model. At the second level, the power trading profits are divided among microgrids using the Nash bargaining game. To ensure the fairness of profit distribution, a fuzzy bargaining index is developed which can more accurately identify the participation rate of microgrids compared to previous indices. Unlike common optimization models that have a centralized structure and need to collect information from all entities in a central unit, the models developed in this thesis are solved with the help of decentralized optimization algorithms in accordance with the blockchain architecture. In this approach, sensitive information of entities is kept locally and only non-sensitive information is transferred between institutions. The implementation of the two-level model on standard networks shows that adaptive data-driven optimization models can guarantee network stability at a lower cost than previous models. In addition, decentralized optimization algorithms preserve the privacy of microgrids and have a better computing speed compared to centralized optimization models.

مديريت ريزشبكه‌هاي متصل , بهينه‌سازي در بستر زنجيره بلوكي , بهينه‌سازي داده محور , الگوريتم بهينه‌سازي غيرمتمركز , بازار تبادل انرژي

Energy management for networked microgrids , optimization in the blockchain platform , data-driven optimization , decentralized optimization algorithm , energy trading market

Shayan Mohseni

Mir Saman Pishvaee