30530

مديريت متمركز ريزشبكه هاي با چند حامل انرژي با در نظر گرفتن انرژي تعاملي و پاسخگويي بار

كارشناسي ارشد

مهندسي برق-سيستم هاي قدرت

1400

1402/11/29

دكتر شهرام جديد

مهندسي برق

امروزه بهره¬برداري از منابع انرژي و آب، به دليل افزايش مستمر تقاضا، كاهش منابع و انتشار گازهاي گلخانه¬اي، با چالش¬هاي فراواني مواجه شده است. اين مسئله، نياز به طراحي يك سيستم تامين انرژي و آب كارآمد و پايدار كه نياز مصرف¬كنندگان انرژي را با كمترين هزينه و اثرات زيست محيطي برآورده كند، را بيش از پيش ايجاد كرده است. بنابراين در اين مطالعه يك مدل برنامه¬ريزي غير خطي عدد صحيح آميخته¬ي(MINLP) چند هدفه، جهت مديريت متمركز ريزشبكه¬هاي با چند حامل انرژي شبكه¬اي شده با در نظر گرفتن پيوند آب-انرژي، ارائه مي¬شود. در اين مدل، به جاي بهره¬برداري مستقل از هر كدام از حامل¬هاي انرژي، همه¬ي حامل¬ها در كنار آب به طور همزمان براي تامين بار، به كار گرفته مي¬شوند، در حالي كه امكان تبديل و ذخيره انرژي نيز در سيستم، وجود دارد. از طرفي، ريزشبكه¬هاي با چند حامل انرژي به دليل استفاده¬ي گسترده از منابع تجديدپذير و رفتار تصادفي مصرف¬كنندگان و بازارهاي انرژي، همواره در معرض عدم قطعيت¬هاي مختلف قرار دارد. لذا براي حفظ قابليت اطمينان سيستم و مديريت بهينه¬ي انرژي، لازم است كه تاثير نوسانات در توان توليدي منابع تجديدپذير، تقاضاي انرژي و آب و قيمت حامل¬هاي انرژي، در بهره¬برداري از ريزشبكه¬هاي با چند حامل انرژي لحاظ شود. در اين راستا، براي مدل¬سازي عدم قطعيت پارامترهاي مختلف، از يك روش تصادفي مبتني بر سناريو استفاده شده است. همچنين براي افزايش انعطاف¬پذيري سيستم و كاهش هزينه¬ي بهره¬برداري، برنامه¬ريزي روز به روز هر يك از ريزشبكه¬ها با در نظر گرفتن دو رويكرد برنامه¬ي پاسخگويي بار و مديريت انرژي تعاملي انجام مي¬شود. به جهت اعتبارسنجي مسئله، مدل ارائه شده در يك سيستم آزمايشي شامل سه ريزشبكه¬ي با چند حامل انرژي در نرم-افزار گمز پياده¬سازي شده است. تابع سه هدفه¬ي مسئله، شامل هزينه¬ي بهره¬برداري، انتشار آلودگي و ميانگين انرژي ذخيره¬ شده در ذخيره¬سازها، با روش اپسيلون محدوديت حل شده و با استفاده از روش رضايتمندي فازي، بهترين پاسخ انتخاب مي¬شود. نتايج حاصل از شبيه¬سازي نشان مي¬دهد، كه مي¬توان با استفاده¬ي همزمان از برنامه¬ي پاسخگويي بار و انرژي تعاملي، ضمن حفظ ميزان قابل قبولي از انرژي ذخيره¬ شده در ذخيره¬سازها، به ترتيب 34 و 28/6 درصد، هزينه¬ي بهره¬برداري و انتشار آلودگي سيستم را كاهش داد. همچنين اضافه كردن عدم قطعيت به مدل، به طور ميانگين باعث افزايش 22/7 درصدي در هزينه¬ي بهره¬برداري مي¬شود، كه اين مسئله ناشي از در نظر گرفتن نوسانات پارامترهاي مختلف بوده و براي حفظ تعادل در سيستم اجتناب ناپذير است.

1402/12/06

Centralized management of multi-carrier microgrids considering transactive energy and demand response

1/1/1900 12:00:00 AM

Nowadays, the operation of energy and water resources has faced many challenges due to continuous increases in demand, reduction of resources, and emission of greenhouse gases. This issue has created the need to design an efficient and sustainable energy and water supply system that meets the needs of energy consumers with the least cost and environmental effects. Therefore, this study presents a multi-objective mixed integer nonlinear programming(MINLP) model for the centralized management of networked multi-carrier microgrids, considering the water-energy nexus. Instead of using each energy carrier independently, this model simultaneously uses all the carriers along the water to supply the load. At the same time, it is also possible to convert and store energy in the system. On the other hand, multi-carrier microgrids are constantly exposed to various uncertainties due to the extensive use of renewable resources and the random behavior of consumers and energy markets. Therefore, to maintain system reliability and optimal energy management, it is necessary to consider the effect of fluctuations in the power generation of renewable resources, energy and water demand, and the price of energy carriers in the operation of multi-carrier microgrids. In this regard, a scenario-based stochastic method has been used to model the uncertainty of various parameters. Also, to increase the system's flexibility and reduce the operation cost, the day-ahead scheduling of each microgrid is done by considering the two approaches of demand response program and transactive energy management. In order to validate the problem, the presented model has been implemented in a test system including three multi-carrier microgrids in the GAMS software. The tri-objective function of the problem, including the operating cost, emissions, and average reserve index, is solved by the epsilon constraint method, and the best answer is selected using the fuzzy satisfying method. The results of the simulation show that with the simultaneous use of the transactive energy and demand response program, it is possible to reduce the operating cost by 34% and the pollution emission of the system by 28.6% while maintaining an acceptable level of energy stored in the energy storage systems. Also, adding uncertainty to the model causes an increase of about 22.7% in the operating cost, which is caused by considering the fluctuations of various parameters and is inevitable to maintain the balance in the system.

ريزشبكه هاي با چند حامل انرژي , مديريت متمركز , مدل سازي عدم قطعيت , برنامه پاسخگويي بار , انرژي تعاملي , پيوند آب-انرژي

Multi-carrier microgrids , centralized management , uncertainty modeling , demand response program , transactive energy , Water–energy nexus

omid rahimzadeh

shahram jadid