با توجه به قوانین حمایتی متعدد، نفوذ تولید پراکنده در شبکه توزیع انفعالی در حال افزایش است. در این شرایط اگرچه تولید پراکنده می تواند جایگزین انرژی تولید شده به وسیله تولید متمرکز شود، لیکن برای سیستم قدرت رویت پذیر نیست و نمی تواند سرویس های پشتیبان را که برای ابقاء امنیت و یکپارچگی سیستم قدرت ضروری است فراهم نماید. تحت این شرایط تولید متمرکز همراه با کنترل متمرکز در سطح انتقال باید باقی بماند تا این وظیفه را انجام دهد. این امر می تواند موجب افزایش غیر ضروری ظرفیت های شبکه توزیع و انتقال و در نتیجه افزایش هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری سیستم قدرت شده و نهایتاً رشد تولید پراکنده را کند نماید. به منظور تقویت تولید پراکنده و بهره گیری از جنبه های مثبت آن، لازم است بهره برداری انفعالی شبکه توزیع به بهره برداری فعال تغییر یابد که در آن منابع پراکنده انرژی، سرویس های جانبی را برای بهره برداری شبکه فراهم می کنند. این امر نیازمند تغییر فلسفه کنترل متمرکز سنتی سیستم قدرت به یک الگوی جدید کنترلی شامل کنترل متمرکز و غیر متمرکز بطور هماهنگ است، که گردآوری منابع پراکنده انرژی و تلفیق آنها در بهره برداری سیستم از ملزومات آن می باشد. هدف این رساله گردآوری و تلفیق منابع پراکنده انرژی در قالب یک نیروگاه مجازی به منظور رویت پذیر ساختن آنها در بازارهای انرژی و ذخیره چرخان می باشد. برای این منظور ابتدا ساختار نیروگاه مجازی مورد مطالعه تعریف و اعضای آن معرفی می گردد. سپس مسأله پیشنهاددهی نیروگاه مجازی در یک بازار تلفیقی انرژی و ذخیره چرخان بررسی و مدلی جهت تدوین استراتژی پیشنهاددهی نیروگاه مجازی ارائه می شود. مدل پیشنهادی یک مدل غیر تعادلی بر اساس برنامه ریزی تولید مبتنی بر قیمت می باشد که قیود تعادل بار-تولید و امنیت نیروگاه مجازی را نیز در نظر می گیرد. به علاوه نامعینی قیمت به صورت تابع توزیع احتمالی مدل شده و تأثیر آن بر استراتژی پیشنهاد دهی نیروگاه مجازی در نظر گرفته می شود. همچنین با تعریف بازاری در سطح شرکت توزیع، چارچوبی کلی جهت بهره برداری فعال شبکه توزیع پیشنهاد می شود. بازار پیشنهادی یک بازار گردآوری انرژی و خدمات جانبی است و نیروگاه مجازی یکی از بازیگران این بازار است که به ارائه پیشنهاد انرژی و خدمات جانبی به این بازار می پردازد. سپس با تمرکز بر سرویس جانبی ذخیره چرخان، مدلی جهت بهره برداری روزانه بازار گردآوری انرژی و ذخیره چرخان توزیع ارائه می گردد. مدل های پیشنهادی توسعه نرم افزاری داده شده و بر شبکه های تست تحت سناریوهای مختلف پیاده سازی و نتایج تحلیل می شوند. در تمام موارد، نتایج حاصله صحت الگوریتم ها را تأیید می نمایند.

در این پایان نامه برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال در حضور مزارع بادی بزرگ انجام می شود که تابع هدف از هزینه های سرمایه گذاری و هزینه بار تامین نشده تشکیل شده است. در فرایند بهینه سازی، قیود حداکثر توان انتقالی از خطوط و همچنین حداکثر و حداقل توان قابل تولید نیروگاه ها نیز لحاظ گردیده است. برای انجام پخش بار بهینه از پخش بار dc استفاده شده است که هزینه تلفات لحاظ نگردیده است. با توجه به ماهیت تصادفی بودن باد، برای مدل کردن عدم قطعیت در تولید مزارع بادی از روش تخمین نقطه با تابع توزیع ویبول استفاده شده است. همچنین برای در نظر گرفتن عدم قطعیت در بار شبکه از روش تخمین نقطه با تابع توزیع نرمال استفاده شده است. برای بدست آوردن طرح بهینه، از بهینه سازی تک هدفه با استفاده از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. با انجام بهینه سازی چندین طرح با هزینه حداقل بدست می آید. برای بدست آوردن طرح بهینه از بین طرح های اولیه، از معیار هزینه گرفتگی خطوط، هزینه بهره-برداری و همچنین معیار مقاوم بودن طرح در برابر سناریو های مختلف استفاده شده است. برای انتخاب طرح بهینه نهایی از بین طرح های اولیه از روش ویکور استفاده شده است. همچنین برای شبیه سازی مدل پیشنهادی از دو شبکه تست نمونه، شبکه 6 شینه گارور و شبکه 24 شینه ieee استفاده شده است.

افزایش استفاده از خودروهای هیبرید الکتریکی قابل اتصال به شبکه (phev) به دلیل افزایش تقاضای برق می تواند موجب اضافه بار یا همان گرفتگی خطوط توزیع در طول زمان شارژ گردد. در این پایان نامه برنامه ریزی شارژ خودروهای هیبرید الکتریکی قابل اتصال به شبکه، با در نظر گرفتن درصد نفوذ بالای این خودروها در شبکه، انجام می شود. هدف بهبود پروفیل بار شبکه توزیع به هنگام شارژ خودرو می باشد. به منظور در نظر گرفتن رفاه بیشتر مشترک، فرض بر این است که شارژ در خانه انجام می شود. تابع هدف هزینه ی پرداختی مشترک برای شارژ خودرو است. روشی که برای مینیمم کردن تابع هدف در این پایان نامه به کار رفته است، استفاده از برنامه های مدونی تحت عنوان "مدیریت سمت تقاضا"، نظیر تعرفه زمان استفاده (tou) و نیز تعرفه نرخ بلوک های شیب (ibr) می باشد. تابع هدف، با توجه به تعرفه ها، به نحوی نوشته می شود که با بهینه کردن آن، شارژ خودرو، به زمان های غیر پیک شبکه انتقال یابد. مساله بهینه سازی در دو حالت مختلف، با و بدون در نظر گرفتن سیگنال فنی اپراتور، حل می شود. سیگنال فنی اپراتور، سطح بار ناشی از شارژ خودروها را مطابق نظر بهره بردار شبکه، محدود می کند. بدین ترتیب نتیجه حاصله، هم اهداف اقتصادی مشترک و هم پیک بار شبکه را، کنترل خواهد کرد. برای بهینه سازی تابع هدف از نرم افزار gams و برای ارزیابی مدل پیشنهادی از شبکه تغییر یافته 34 شینه ieee استفاده شده است.

بازآرایی شبکه های توزیع فرآیند تغییر آرایش شبکه با تغییر وضعیت کلیدهای حالت عادی باز و حالت عادی بسته در شبکه می باشد که با بهینه سازی یک تابع هدف در کنار تأمین تعدادی قید صورت می گیرد. عمومی ترین تابع هدف مورد توجه در مسأله بازآرایی در صنعت برق نظارتی، کاهش تلفات توان است و از جمله قیود آن می توان به قیود پخش بار، محدودیت توان های انتقالی خطوط، محدودیت ولتاژ شین ها، حفظ ساختار شعاعی شبکه و تأمین تمام بارها اشاره کرد. بازآرایی شبکه می تواند به صورت فصلی، روزانه و حتی زمان حقیقی صورت گیرد. این پایان نامه بازآرایی فصلی شبکه های توزیع را با درنظر گرفتن واقعیت های شبکه های عملی و ویژگی های محیط های تجدید ساختار یافته مورد مطالعه قرار می دهد. فرض می شود شبکه توزیع در چندین نقطه مختلف به شبکه انتقال متصل است و قیمت خرید برق از بازار عمده فروشی در نقاط اتصال مختلف، برابر با قیمت نهایی محلی (lmp) مربوطه است. مساله به صورت تک هدفه و با دو تابع هدف مجزا حل و بررسی شده و از منظر اقتصادی با هم مقایسه شده اند. تابع هدف اول کمینه سازی هزینه تلفات انرژی و تابع هدف دوم، کمینه سازی هزینه خرید برق از بازار عمده فروشی است که با درنظر گرفتن تغییرات ساعتی قیمت های نهایی محلی (lmp) محاسبه می شوند. الگوهای بار گروه های مختلف مصرف شامل مشترکین خانگی، تجاری، اداری و مراکز آموزشی به عنوان داده های شبکه مورد توجه قرار می گیرند. تنظیم تپ ترانسفورماتورهای فوق توزیع به همراه مساله بازآرایی و با ملاحظه رفتار بار 24 ساعته شبکه صورت می گیرد. منابع تولید پراکنده در شبکه حضور دارند و قیود مربوط به اثر این واحدها بر شبکه در مساله بازآرایی در نظر گرفته می شود. مساله بهینه سازی توسط الگوریتم ژنتیک در محیط نرم افزار matlab حل می شود و از یک زیرالگوریتم ساده که قابل کاربرد در شبکه های عملی است برای تشخیص وجود حلقه یا عدم تأمین بارها در شبکه استفاده می شود. الگوریتم حل با پیاده سازی بر شبکه تست 16- شینه و 32- و شینه مقایسه با نتایج ارائه شده در مقالات معتبر صحه گذاری می شود. همچنین این شبکه، برای انجام مطالعات عددی مورد استفاده قرار می گیرند. در همه موارد نتایج حاصله موثر بودن مدل پیشنهادی و کارآیی آن را تأئید می نماید.ازآرایی شبکه های توزیع فرآیند تغییر آرایش شبکه با تغییر وضعیت کلیدهای حالت عادی باز و حالت عادی بسته در شبکه می باشد که با بهینه سازی یک تابع هدف در کنار تأمین تعدادی قید صورت می گیرد. در این پایان نامه مساله به صورت تک هدفه و با دو تابع هدف مجزا حل و بررسی شده و از منظر اقتصادی با هم مقایسه شده اند. تابع هدف اول کمینه سازی هزینه تلفات انرژی و تابع هدف دوم، کمینه سازی هزینه خرید برق از بازار عمده فروشی است که با درنظر گرفتن تغییرات ساعتی قیمت های نهایی محلی (lmp) محاسبه می شوند. و تنظیم تپ ترانسفورماتورهای فوق توزیع به همراه مساله بازآرایی و با ملاحظه رفتار بار 24 ساعته شبکه صورت می گیرد. منابع تولید پراکنده در شبکه حضور دارند و قیود مربوط به اثر این واحدها بر شبکه در مساله بازآرایی در نظر گرفته می شود.

هدف اصلی در این پایان نامه پایین آوردن میزان قیمت تسویه بازار با رعایت قیود سیستم در حالی است که همچنان روحیه رقابت در بین شرکت کنندگان محفوظ باقی بماند. بدین منظور به بررسی شرایط بازار در حالت بار متغیر با ولتاژ پرداخته سپس بازارهای مجزای انرژی و توان راکتیو در شرایط بار ثابت و متغیر با ولتاژ موردبررسی قرارگرفته و مقادیر به دست آمده با یکدیگر مقایسه می گردد، درنهایت به ترکیب بازار انرژی و راکتیو روی آورده و نتایج حاصله از این بازار با نتایج بازار مجزا مقایسه می¬شود. همچنین تأثیر بار متغیر با ولتاژ در بازار همزمان موردبحث واقع شده و مزایا و معایب آن مشخص می گردد. کارایی روش پیشنهادی با استفاده از نرم افزار gams بر روی سیستم قابلیت اطمینان 24 شین (ieee-24 bus) پیاده سازی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی کارایی روش پیشنهادی را نشان می دهد و در این حالت مشاهده می شود که قیمت تسویه بازار باوجود بار¬¬های متغیر با ولتاژ در بازار هم¬زمان انرژی و راکتیو کاهش پیداکرده و ازلحاظ اقتصادی در مقایسه با بازارمجزا با همین شرایط مقرون به صرفه تر است.

مسائل حفاظت محیطی، فاکتورهای اقتصادی، منابع ذخیره انرژی و سرعت افزایش تقاضای بار، باعث ظهور ریزشبکه به عنوان شبکه ای برای تولید توان شده است. مهم ترین چالش در استفاده از ریزشبکه، کنترل آن است. برای کنترل و عملکرد بهتر، dgها معمولاً با استفاده از ادوات الکترونیک قدرت مانند vsi به شبکه وصل می شوند. لذا هدف اصلی، کنترل اینورترهاست. ریزشبکه می تواند به صورت مستقل یا متصل به شبکه اصلی کار کند. در حالت متصل به شبکه، کنترل اینورتر برای تنظیم توان اکتیو، اطمینان از کیفیت مناسب توان و دستیابی به پایدار ماندن سیستم در برابر اغتشاشات شبکه لازم است. در هنگام تغییرات بار و زمانی که dgها به شبکه متصل هستند باید توان اکتیو و راکتیو بین بار و شبکه کنترل شود و تقسیم بار بهینۀ توان بین dgها بوجود آید. در حالت مستقل، علاوه بر کنترل توان، کنترل اینورتر برای تغذیۀ بار با ولتاژ و فرکانس مشخص مورد نیاز است. در اینجا روش کنترل توان اکتیو و راکتیو و تنظیم ولتاژ و فرکانس ارائه شده است. هدف از این کار بهبود کیفیت توان تأمین شده و اشتراک گذاری توان به صورت بهینه (در هر دو حالت متصل به شبکه و جزیره ای) و همچنین تنظیم ولتاژ و فرکانس (در حالت جزیره ای) است. این کنترلر شامل یک حلقه کنترل جریان داخلی و یک حلقه کنترل توان خارجی مبتنی بر قاب مرجع سنکرون و تنظیم کننده های pi رایج است. حلقه کنترل توان می تواند در دو حالت عمل کند: حالت کنترل توان ولتاژ-فرکانس و حالت کنترل توان اکتیو-راکتیو. الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات که یک الگوریتم جستجوکننده هوشمند است در اینجا برای بدست آوردن پارامترهای کنترل توان بکار رفته است. نتایج سیستم، ولتاژ و فرکانس رضایت بخش، پاسخ دینامیکی مناسب و تأمین بهینۀ توان بین dg و شبکه را متناسب با تغییر بار نشان می دهد. نتایج نشان می دهد که سیستم برای نقطه عملکردی داده شده و تحت کنترل توان پیشنهادی ماندگار است و ریزشبکه می تواند به عنوان یک واحد تولید کننده توان قابل کنترل برای پشتیبانی شبکه با موفقیت عمل کند، بنابراین وابستگی به سیستم قدرت را کاهش و نفوذ بازار منابع کوچک را افزایش می دهد.

بازآرایی شبکه¬ی توزیع الکتریکی یک فرآیند بهینه¬سازی ترکیبی پیچیده جهت یافتن ساختاری با ‏عملکرد بهینه برای شبکه¬ی توزیع الکتریکی می¬باشد. عمده¬ترین هدفی که اغلب‎ ‎برای بازآرایی شبکه¬ی ‏توزیع در نظر گرفته می¬شود کاهش تلفات توان حقیقی سیستم توزیع می¬باشد، که در این پایان¬نامه با ‏توجه به اهمیت موضوع قابلیت اطمینان شبکه‎¬‎های قدرت در سطح توزیع و تأثیر‎ ‎آرایش شبکه بر قابلیت ‏اطمینان شبکه¬، مسأله¬ی بازآرایی علاوه بر کاهش تلفات با هدف افزایش قابلیت اطمینان شبکه¬ی توزیع ‏پیاده¬سازی شده است. در این پایان¬نامه سه مسأله¬ی مختلف در نظر گرفته شده است؛ بازآرایی تک¬هدفه ‏با هدف مینیمم¬سازی تلفات توان، بازآرایی تک¬هدفه با هدف ماکزیمم¬سازی قابلیت اطمینان، و بازآرایی ‏چند هدفه که با هدف کاهش تلفات توان‎ ‎و‎ ‎افزایش قابلیت اطمینان بصورت همزمان انجام می¬شود. ‏شاخص قابلیت اطمینان مورد استفاده در این پایان¬نامه شاخص انرژی تأمین نشده¬ی سیستم می¬باشد. ‏وضعیت بهینه¬ی کلیدها به¬منظور ماکزیمم کردن قابلیت اطمینان و مینیمم کردن تلفات‎ ‎توان با استفاده از ‏یک الگوریتم جستجوی مبتنی بر بهینه¬سازی ازدحام ذرات باینری حاصل می¬شوند. نتایج حاصل از ‏شبیه¬سازی¬ها روی سیستم استاندارد 33 شینه¬ی ‏ieee، نشان از کارایی روش بازآرایی در بهبود قابلیت ‏اطمینان شبکه¬ی توزیع، علاوه بر کاهش تلفات توان دارد.‏

در این رساله یک روش جدید قیمت گذاری خرده فروشی برق مبتنی بر زمان مصرف، مکان و ویژگی های ذاتی بار پیشنهاد شده و مورد آزمایش قرار گرفته است. از آن جا که اغلب مصرف کنندگان نهایی در سطح توزیع واقع شده اند، تأمین و مدیریت توان مورد نیاز آن ها بر عهده شرکت های توزیع است. بنابراین، جهت اجرا و تحلیل کارایی روش پیشنهادی یک شبکه توزیع هوشمند (sdn) در نظر گرفته شده است که توسط یک شرکت توزیع (disco) بهره برداری می شود و امکان اجرای انواع برنامه های پاسخ تقاضا را دارا می باشد. همچنین، مصرف کنندگان به سیستم های هوشمند پایش و مدیریت مصرف انرژی مجهز بوده و از طریق سیستم ارتباطی دو طرفه با بهره بردار تبادل اطلاعات می نمایند. disco مسئولیت تأمین توان مورد نیاز مصرف کنندگان درون محدوده جغرافیایی خود را بر عهده دارد.