بهره برداری بهینه از ریزشبکه های هوشمند با رویکرد دیسپچ تقاضا

روند فعلی و آینده ی تغییرات در شبکه های توزیع برق، به گونه ای است که به نظر می رسد رویکرد معمول بهره برداری، به تنهایی قادر به پاسخ گویی بهینه به نیازهای شبکه نباشد. از جمله ی این تغییرات می توان به افزایش حساسیت بار نسبت به تغییرات قیمت، افزایش روز افزون نفوذ منابع تولید پراکنده ی تجدیدپذیر بادی و خورشیدی، حضور خودروهای برقی در شبکه و هوشمند شدن فرآیند های کنترل در بهره برداری از شبکه اشاره کرد. ماهیت تصادفی تولید و مصرف انرژی این منابع، در روش فعلی بهره برداری، یک چالش محسوب می شود. در صورت تغییر رویکرد بهره برداری در مورد این منابع، نه تنها این ویژگی به عنوان یک چالش تلقی نمی شود، بلکه به صورت بهینه حل خواهد شد. در رویکرد فعلی بهره برداری که آن را دیسپچ تولید می نامند، جهت تعادل تولید و مصرف، فرآیند بهره برداری به گونه ای طراحی شده است که تولید، انرژی الکتریکی بار را دنبال کند. این رویکرد کلی می تواند تا حدی اصلاح شده و در سطح بهره برداری از شبکه ی توزیع اتخاذ گردد. در این راستا، ایده ی کلی دیسپچ تقاضا، برای بهره برداری از چنین منابعی مطرح شده است. با توجه به گسترش هوشمندسازی شبکه های قدرت، برای این منابع، رویکرد معکوس؛ یعنی پیروی بارهای قابل دیسپچ از تولید که دیسپچ تقاضا نام دارد، پیشنهاد می شود. بدین ترتیب رویکرد متداول دیسپچ تولید، عمدتاً به بارهای معمولی شبکه و تولید متداول قطعی و متمرکز آن محدود می شود و دیسپچ تقاضا به بارهای قابل دیسپچ و تولید متغیر و پراکنده ی شبکه اختصاص پیدا می کند. بنابراین، دیسپچ تقاضا به صورت مکملی برای دیسپچ اقتصادی تولید، جهت بهره برداری بهینه از شبکه بوجود آمده است. این رویکرد بهره برداری تازه ظهور، با اهداف کلی کاهش هزینه ی بهره برداری، بهینه سازی استفاده از دارایی های موجود در سمت تقاضا و همچنین رفع چالش های بوجود آمده در شبکه های توزیع، مطرح شده است. هدف کلی این پایان نامه، مدل سازی و اجرای دیسپچ تقاضا در سطح یک ریزشبکه‎ی هوشمند است. با توجه به عدم وجود مدل و ساختار مشخصی برای رویکرد دیسپچ تقاضا، در ابتدا مدل ساده ای از دیسپچ تقاضا ارائه کرده و مسأله ی کمینه سازی هزینه ی بهره برداری از ریزشبکه را به صورت یک مسأله ی بهینه سازی مدل کرده و آن را بر روی یک ریزشبکه ی منفصل از شبکه، متشکل از توربین بادی، سلول های خورشیدی، دیزل ژنراتور و ذخیره ساز، شبیه سازی می نماییم. با بررسی نتایج شبیه سازی، شامل فرمان دیسپچ دریافتی و میزان بارگیری دیزل ژنراتور و ذخیره سازها، نشان داده می شود که ظرفیت مورد نیاز دیزل و ذخیره ساز، که با هدف پشتیبانی از تولید متغیر بادی و خورشیدی بکار می روند، به علت مشارکت بارهای قابل دیسپچ، قابل کاهش خواهد بود. در بخش دوم مطالعه، جهت تکامل مدل سازی و اجرای دیسپچ تقاضا، مدل دقیق تری برای بارهای قابل دیسپچ در نظر گرفته شده و دیسپچ تقاضا نیز مطابق یک الگوریتم لیست حق تقدم، با در نظر گرفتن قیود بارهای قابل دیسپچ، بر روی یک ریزشبکه ی هوشمند متصل به شبکه اجرا شده است. راهبرد این الگوریتم، پیروی بارهای قابل دیسپچ از تولید بادی بوده و با یک دید اولیه ی مهندسی با هدف بیشینه سازی همبستگی بار و باد طراحی شده است. در این ریزشبکه، به علت اتصال به شبکه، بر خلاف گام قبلی مطالعه، دیزل ژنراتور و ذخیره سازی جهت پشتیبانی از تولید بادی وجود ندارد. همچنین، به علت بالا بودن همبستگی بار خانگی و تابش خورشیدی، تولید خورشیدی برای ریزشبکه در نظر گرفته نشده است. بنابراین عناصر اصلی این ریزشبکه، بارهای قابل دیسپچ و تولید بادی بوده و نوسانات تولید بادی، تنها توسط کنترل بارهای قابل دیسپچ و بدون حضور تولید پشتیبان یا ادوات ذخیره ساز پوشانده می شود. البته، فرض می گردد اختلاف توان به وجود آمده در تولید و مصرف ریزشبکه، توسط شبکه ی اصلی جبران می گردد. به دلیل برخی از کاستی های موجود در این الگوریتم و به جهت مدل سازی دقیق تر و در نظر گرفتن راحت تر قیود شبکه، در گام سوم مطالعه، دیسپچ تقاضا را از طریق حل مسأله ی بهینه سازی اجرا می نماییم. در این گام، مدل دقیق تری از بهره بردار ریزشبکه و تعاملات اقتصادی ارائه می گردد. خروجی این بهینه سازی، برنامه ی زمانی روشن شدن بارهای قابل دیسپچ در طول شبانه روز است. با اجرای دیسپچ تقاضا درمی یابیم که هزینه ی بهره برداری تا 25 درصد قابل کاهش است.