28036

مديريت انرژي در چند ريزشبكه با تابع هدف تركيبي و در نظر گرفتن عدم قطعيت‌ها

دكترا

مهندسي برق

1395

1400/12/22

استاد احد كاظمي

--

مهندسي برق

در اين رساله، مديريت انرژي چندين ريزشبكه متعادل (MGها) يا نامتعادل (UMGها) در حضور منابع اكتيو و راكتيو و بارهاي اكتيو (ALها) جهت بهبود همزمان شاخص¬هاي بهره¬برداري، قابليت اطمينان، آلودگي و اقتصادي ارائه مي¬شود. از اينرو، طرح مذكور داراي مسأله بهينه¬سازي چهار هدفه است، كه توابع اول الي چهارم به ترتيب هزينه بهره¬برداري مورد انتظار ريزشبكه¬ها (UMGها) و منابع، ميزان مورد انتظار آلودگي، انرژي مورد انتظار تغذيه نشده (EENS) و تابع انحرافات ولتاژ (VDF) را كمينه مي¬كنند. اين مسأله در ريزشبكه¬ها متعادل مقيد به معادلات پخش توان بهينه AC، محدوديت قابليت اطمينان شبكه¬ها، فرمول¬بندي منابع و بارهاي اكتيو مختلف است. اما آن براي ريزشبكه‌هاي نامتعادل علاوه بر قيود ياد شده داراي محدوديت نامتعادلي نيز است. سپس برنامه¬ريزي تصادفي عدم قطعيت¬هاي بار، قيمت انرژي، توان توليدي منابع تجديدپذير، انرژي برخي از بارهاي اكتيو مانند پاركينگ خودروهاي الكتريكي، و دسترس¬پذيري تجهيزات شبكه را مدل¬سازي مي¬كند. در ادامه مسأله چند هدفه پيشنهادي توسط روش بهينه¬سازي پارتو مبني بر قيد اپسيلن يا مجموع توابع وزن¬دار به فرمول¬بندي تك هدفه تبديل مي¬شود. همچنين براي دستيابي به راه¬حل بهينه مطمئن از الگوريتم تركيبي بهينه¬سازي آموزش و يادگيري (TLBO) و بهينه¬سازي گرگ¬هاي خاكستري (GWO) استفاده مي¬شود. در نهايت با اجراي طرح پيشنهادي برروي يك سيستم تست نمونه، نتايج عددي بدست آمده اثبات كننده قابليت اين طرح در بهبود وضعيت فني و اقتصادي ريزشبكه¬ها و ريزشبكه‌هاي نامتعادل است. به¬طوري كه در طرح پيشنهادي، هزينه بهره-برداري، آلودگي، EENS و VDF در نقطه مصالحه به ترتيب 14%، 15% 10.5% و 3.4% از نقطه كمينه خود فاصله دارند. علاوه بر اين، الگوريتم TLBO+GWO قادر است كه نتايج مذكور را در كمترين زمان ممكن و با انحراف معيار پايين (نسبت به الگوريتم¬هاي تكاملي غير تركيبي) بدست آورد. اپراتورهاي سيستم توزيع و ريزشبكه¬ها با استفاده از طرح پيشنهادي مي¬توانند تلفات انرژي، انحرافات ولتاژ، EENS، آلودگي و هزينه بهره¬برداري را كاهش داده و سيستم را از نظر فني و اقتصادي بهبود دهند.

1401/12/14

Multi-Objective Energy Management Considering Stochastic Model of Uncertainties in Multi-Microgrids

3/13/2023 12:00:00 AM

This thesis presents an energy management strategy (EMS) for balanced or unbalanced multi-microgrids (MGs and UMGs) in the presence of active and reactive sources and active loads (ALs) to improve operation, reliability, emissions, and economic indices simultaneously. The proposed scheme is formulated as a four-objective optimization problem, in which the first to fourth functions represent the expected operating cost of balanced MGs (UMGs) and sources, expected emission level, expected energy not-supplied (EENS), and voltage deviation function, respectively. In balanced MGs, the problem is subject to AC optimal power flow equations, reliability limits of networks, formulation of sources, and various ALs. But, in UMGs, limits of unbalance mode are added to the mentioned constraints. Stochastic planning is utilized to model uncertainties of load, energy price, power generation of renewable energy sources (RESs), the energy of some ALs as electric vehicles (EVs) parking lot, and availability of network equipment. Then, the proposed multi-objective problem is converted into a single-objective formula using the Pareto optimization method based on the -constraint or the weighted sum. Furthermore, the hybrid algorithm based on teaching-learning-based optimization (TLBO) and grey wolf optimizer (GWO) algorithms is employed. Eventually, by implementing the suggested scheme on a sample test system, the obtained numerical results prove the capability of the scheme in improving the technical and economic situations of balanced MGs and UMGs. So that in the proposed scheme, operation cost, pollution, EENS and VDF in the point of compromise are approximately 14%, 15% 10.5%, and 3.4%, respectively, farther away from their minimum point. Besides, the proposed algorithm succeeds to achieve these results in the shortest possible time with a low standard deviation compared to other non-hybrid evolutionary algorithms. It is also observed that distribution system operator and MGs operator can employ the proposed scheme to enhance energy losses, voltage deviations, EENS, emission level, and operating cost and improved the technical and economic situations of the system.

استراتژي مديريت انرژي , ريزشبكه متعادل (نامتعادل) , بهينه سازي چند هدفه , الگوريتم تكاملي تركيبي , شاخص فني و اقتصادي

Energy management strategy , Unbalanced (balanced) microgrid , Multi-objective optimization , Hybrid evolutionary algorithm , Technical and economic indices

Meisam Roustaee

Ahad Kazemi