30723

برنامه‌ريزي بهينه كل چرخه عمر سيستم ذخيره‌ساز انرژي باتري براي ارائه خدمات جانبي در شبكه توزيع

كارشناسي ارشد

مهندسي برق_سيستم‌هاي قدرت

1400

1402/12/14

دكتر محسن كلانتر

مهندسي برق

باتوجه‌به آلودگي روزافزون هوا و همچنين گرم‌شدن كرة زمين، كاهش توليد گازهاي گلخانه‌اي امري است كه تمامي جوامع بايد در آن اهتمام ويژه‌اي داشته باشند. به همين منظور استفاده از منابع انرژي تجديد‌پذير براي توليد الكتريسيته در دستور كار قرار گرفته است. از طرفي افزايش روزافزون توليد برق از منابع تجديدپذير به دليل ماهيت متغير روزانه و فصلي اين منابع، باعث مشكلات پايداري شبكه مي‌شود؛ بنابراين سيستم ذخيره‌ساز انرژي (ESS) مي‌تواند نقشي حياتي براي جبران اين مشكل ايفا كند. در ميان ذخيره‌سازها، سيستم‌هاي ذخيره‌ساز انرژي باتري (BESS) با بيشترين پتانسيل دنبال مي‌شوند و انواع مختلف و متنوعي دارند كه هركدام باتوجه‌به مواد استفاده شده در آن‌ها و همچنين فعل‌وانفعالات شيميايي، داراي مزايا، معايب و كاربردهاي بخصوصي هستند. تعداد باتري‌هاي نصب شده در سراسر جهان به دليل عوامل مختلفي از جمله پيشرفت‌هاي تكنولوژيكي، كاهش هزينه‌ها و توانايي ارائه خدمات جانبي (AS) مختلف به‌سرعت درحال‌رشد است. يك سيستم ذخيره انرژي باتري مي‌تواند خدمات متعددي را براي پشتيباني از شبكه برق ارائه ‌دهد. بااين‌حال، بازده سرمايه‌گذاري، عملكرد فني و كاهش طول عمر به طور گسترده‌اي در بين خدمات مختلف متفاوت است. اين پروژه يك روش جديد براي برنامه‌ريزي كل چرخه عمر BESS براي ارائه خدمات جانبي چندگانه در سيستم‌هاي قدرت پيشنهاد مي‌كند. هدف مدل پيشنهادي ايجاد تعادل بين افزايش طول عمر BESS و به حداكثر رساندن سود كلي آن با تخصيص راهبردي ظرفيت و مكان باتري براي هر كاربرد در كل چرخه عمر آن است. به طور خاص، BESS در ابتدا در بازار خدمات جانبي براي خدمات تنظيم فركانس استفاده مي‌شود. پس از تخريب در طول عمر معين، باتري‌هاي استفاده‌شده در بازار آربيتراژ انرژي براي خدمات جابه‌جايي بار منتقل مي‌شوند. استهلاك BESS براي مدل‌سازي دقيق اثر تخريب باتري تحت قوانين مختلف بازاريابي در نظر گرفته مي‌شود. روش پيشنهادي بر روي يك سيستم توزيع شعاعي 33 شينه IEEE آزمايش مي‌شود. به همين منظور از پخش بار پس‌رو پيشرو جهت بهره‌برداري از شبكه استفاده مي‌شود. علاوه بر اين براي حل مسئله كه از نظر رياضي غيرخطي است، از الگوريتم‌هاي تكاملي استفاده مي‌شود. نتايج عددي نشان مي‌دهد كه با اعمال روش پيشنهادي، يك تعادل بين سود كلي و طول عمر باتري‌ها حاصل مي‌شود كه مي‌تواند به سرمايه‌گذار كمك شاياني كند.

1403/01/27

Optimal Whole-Life-Cycle Planning of Battery Energy Storage System to Provide Ancillary Services in Distribution Network

1/1/1900 12:00:00 AM

Considering the increasing air pollution and global warming, reducing the production of greenhouse gases is something that all societies should pay special attention to. For this purpose, the use of renewable energy sources for electricity production is on the agenda. On the other hand, the increasing production of electricity from renewable sources causes grid stability problems due to the alternating daily and seasonal nature of these sources. Therefore, the energy storage system (ESS) can play a vital role to compensate for this problem. Among the storage systems, the battery energy storage systems (BESS) are followed with the most potential and have different and diverse types, each of which has specific advantages, disadvantages and applications according to the materials used in them as well as chemical interactions. The number of batteries installed worldwide is growing rapidly due to various factors including technological advancements, cost reduction, and the ability to provide various ancillary services (AS). A battery energy storage system can provide multiple services to support the power grid. However, return on investment, technical performance, and reduced lifetime vary widely among different services. This project proposes a new method for whole life cycle planning of BESS to provide multiple ancillary services in power systems. The proposed model aims to strike a balance between increasing the lifetime of the BESS and maximizing its overall profit by strategically allocating battery capacity and location for each application throughout its entire life cycle. In particular, BESS is primarily used in the ancillary services market for frequency regulation services. After degradation within a certain lifetime, used batteries are transferred to the energy arbitrage market for load shifting services. BESS depreciation is considered to accurately model the battery degradation effect under different marketing rules. The proposed method is tested on an IEEE 33-bus radial distribution system. For this purpose, Backward-Forward load flow is used to exploit the network. In addition, evolutionary algorithms are used to solve the mathematically nonlinear problem. The numerical results show that by applying the proposed method, a balance is achieved between the overall profit and the lifespan of the batteries, which can be of great help to the investor.

برنامه ريزي بهينه كل چرخه عمر , سيستم ذخيره ساز انرژي باتري , خدمات جانبي , شبكه توزيع

Optimal Whole Life Cycle Planning , Battery Energy Storage System , Ancillary Services , Distribution Network

Mahdi Falahati

Dr Mohsen Kalantar