با توجه به فواید اقتصادی و زیست محیطی واحدهای بادی، این پایان نامه یک روش تصادفی تسویه بازار دوجانبه را برای یک بازار مشترک انرژی و ذخیره پیشنهاد می دهد. در این طرح پیشنهادی، واحدهای بادی می توانند در کنار دیگر شرکت کنندگان بازار در پروسه تسویه بازار وارد شوند. جهت مدلسازی عدم قطعیت ذاتی واحدهای بادی و همچنین عدم قطعیت ناشی از خروج های اجباری واحدهای تولیدی و خطوط انتقال، مدل پیشنهادی از یک مدل بهینه سازی تصادفی بهره می گیرد. در ابتدا، منابع عدم قطعیت سیستم قدرت توسط یک روش موثر و بصورت سناریوها مدل می شوند. برای این منظور، یک تکنیک جدید تولید سناریو متشکل از یک روش موثر پیش بینی توان باد، مدل دوحالته زنجیره مارکوف، شبیه سازی مونت کارلوی شبکه ای و مکانیزم چرخ رولت پیشنهاد داده شده است. سپس توسط یک الگوریتم کاهش سناریو، تعداد سناریوها تقلیل پیدا می کند. در مرحله بعد، این سناریوها با مدل پیشنهاد داده شده برای تسویه بازار مشترک ترکیب شده و از طریق یک مسئله بهینه سازی دو مرحله ای بازار انرژی و ذخیره ها تسویه می گردد. در طرح پیشنهادی، قیود شبکه با استفاده از معادلات پخش بار ac، که بطور دقیق تری قیود شبکه را مدل می کند، در نظر گرفته می شوند لذا مسئله بهینه سازی به فرم یک مسئله غیرخطی آمیخته با متغیرهای صفر و یک در می آید که توسط یک نرم افزار بهینه سازی تحلیلی حل می شود. مدل تصادفی پیشنهاد داده شده بر روی شبکه نمونه ieee rts پیاده سازی می شود که نتایج حاصله، صحت روش بکارگرفته شده را تائید می کنند.

آرایش تولید از توابع مهم و کلیدی در بهره برداری سیستمهای قدرت می باشد. هدف از این تابع بهره برداری تامین تقاضای بار مشترکین به شکل اقتصادی است. برای این منظور تابع آرایش تولید نحوه خاموش و روشن بودن واحدهای تولیدی سیستم قدرت را برای بازه زمانی بهره برداری (معمولاً 24 ساعت آینده) تعیین می کند. شکل ارتقا یافته این تابع بهره برداری یعنی آرایش تولید با در نظر گرفتن محدودیتهای ایمنی سیستم قدرت که هدف این پایان نامه می باشد، در تعیین روشن و خاموش بودن واحدهای تولید محدودیتهای ایمنی نظیر افت ولتاژ شین ها و اضافه بار شاخه ها را نیز لحاظ می کند. در این پایان نامه یک روش ترکیبی برای حل مسئله آرایش تولید سیستمهای قدرت با در نظر گرفتن محدودیتهای ایمنی سیستم (scuc) ارائه می شود. در روش پیشنهادی، وضعیت روشن و خاموش بودن واحدها توسط الگوریتم جستجوی تصادفی (شکل اصلاح شده الگوریتم جستجوی هارمونی) تعیین شده و مسئله توزیع اقتصادی بار با در نظر گرفتن محدودیتهای ایمنی سیستم (sced) توسط یک روش حل تحلیلی حل می شود. در این ساختار پیشنهادی یک روش ترکیبی برای اعمال قیود نیز بکار می رود. با آزمایش این روش روی سیستم های آزمون متفاوت، توانمتدی این روش نشان داده می شود.

با افزایش توان تولیدی نیروگاه های بادی و تزریق آن به سیستم های قدرت، در دست داشتن روشی دقیق برای پیش بینی توان تولیدی امری بسیار مهم برای بهره برداری مناسب از این نیروگاه های و سیستم قدرت شده است. بدین منظور، در این پایان نامه، به ارائه روشی جدید برای پیش بینی توان تولیدی واحدهای بادی می پردازیم. روش پیشنهادی از یک شبکه عصبی بر اساس ویولت یا wnn ساخته شده است توسط روشی دوسطحی و نوین آموزش می بیند. سطح اول روش آموزش از الگوریتم جستجوی تصادفی (الگوریتم بهینه سازی) improved clonal برای آموزش wnn استفاده می کند که این الگوریتم، بهبود یافته الگوریتم کلاسیک clonal است. سطح دوم روش آموزش، شامل الگوریتم جستجوی تصادفی ( الگوریتم بهینه سازی) simulated annealingمی باشد که وظیفه آن تنظیم مجدد پارامترهای wnn در هر گام پیش بینی و در طول افق پیش بینی است (به عنوان مثال، هر ساعت از روز آینده). به منظور ارزیابی قابلیت روش پیش بینی ارائه شده، از اطلاعات واقعی نیروگاه های بادی در کشورهای اسپانیا و کانادا استفاده شده است. همچنین برای نشان دادن کارایی این روش، مقایسه ای با روش های موجود دیگر در پیش بینی صورت گرفته است که نتایج گرفته شده از ارزیابی ها، نشان دهنده دقت بالای روش پیشنهادی در فرآیند پیش بینی است.

شبکه های قدرت از جمله پیچیده ترین سیستم های ساخته شده بدست انسان می باشند. این امر ناشی از وسعت جغرافیایی، تجهیزات متنوع به کار رفته در این سیستم ها و تعداد بالای قوانین و معادلات حاکم بر این سیستم ها است . در نتیجه مهندسان همواره نیازمند ابزارهای متنوع و قدرتمندی هستند، تا بواسطه آن ها این سیستم ها را آنالیز و کنترل نمایند . از جمله این ابز ارها می توان به پخش بار، تخمین حالت، تولید خودکار و پخش بار بهینه اشاره نمود . پخش بار بهینه از جمله مواردی است که از روز معرفی آن تو سط کارپنتیر در سال 1962 بسیار مورد بحث و مطالعه قرار گرفته است .هدف نهایی از پخش بار در واقع پیدا کردن نقاط کار بهینه از دیدگاه های مختلف در یک سیستم قدرت می باشد ،در حالی که معادلات پخش بار را مرتفع نموده و محدودیت های مربوط به تمامی تجهیزات را در یک شبکه در نظر گیرد.برای این نقاط کار، متغیرهای کنترلی از جمله توان تولیدی ژنراتورها، ولتاژ ژ نراتورها، محل قرار گیری تپ ترانسفورماتورها، بانک های خازنی و سلفی می تواند در نظر گرفته شود. قبل از معرفی مفهوم امنیت سیستم قدرت ، مسئله پخش بار بطور معمول بر مسائل اقتصادی بهره برداری متمرکز بود تا بر امنیت سیستم. امروزه با گستردگی شبکه های قدرت و افزایش بار سیستم ها ترکیب قیود امنیت با مفهوم پخش بار بهینه به یک مسئله پیچیده و مهم تبدیل شده است. در این پایان?نامه ابتدا اساس روش های بهینه سازی و جستجوی تصادفی طرح می شود.پس از معرفی و فرمول بندی مسائل پخش بار بهینه در سیستم قدرت ،مروری بر روش?های حل تحلیلی و هوشمند مساله مذکور می شود.سپس الگوریتم تصادفی هوشمند جدید، برای حل مساله نامحدب پخش بار بهینه محدود به قیود ایمنی سیستم اقتصادی پیشنهاد می شود.در الگوریتم جستجوی گرانشی اصلاح شده پارامترها حذف شده اند و شیوه جدید عملگر جهش ارائه شده شده است.این الگوریتم کمترین تعداد پارامتر ممکن را دارد.سپس یک فرمول?بندی کامل نسبت به فرمول?بندی?های متداول از مساله پخش بار بهینه با در نظر گرفتن شرایط واقعی و مشخصه های غیرخطی ژنراتورها ارائه می شود.برای حل این مساله، الگوریتم پیشنهاد شده دو سطحی استفاده می شود.به منظور بررسی توانایی روش پیشنهادی، این الگوریتم? بر روی چندین سیستم نمونه قدرت که فضای مساله پیچیده?ای دارند اجرا شده و نتایج به دست آمده، با نتایج دیگر تحقیقات مقایسه شده اند.

یکی از مهم ترین شرکت کننده ها در بازارهای برق، شرکت های تولید هستند که در تمامی بازارهای برق در سطح جهان حضور داشته و باهم به رقابت می پردازند. یک شرکت تولید برای حضور موفق در بازار برق باید علاوه بر محدودیت های فیزیکی واحدهای خود (نظیر minimum up/down time، محدودیت های ظرفیت تولید و محدودیت ramp rate)، مسائل اقتصادی بازار برق (نظیر عدم قطعیت قیمت های ناحیه ای ) را نیز در نظر گرفته و یک استراتژی مناسب برای ارائه پیشنهاد به بازار برق را اتخاذ نماید. هدف از این استراتژی ماکزیموم کردن سود شرکت تولید و کمینه کردن ریسک های اقتصادی ناشی از عدم قطعیت قیمت های بازار برق است. این مسئله بهینه سازی به آرایش تولید مبتنی بر قیمت معروف است.

با آغاز تجدید ساختار در صنعت برق، قیمت برق مورد توجه تمام فعالیت ها در بازار قرار گرفته است. در یک بازار برق مهمترین سیگنال برای همه شرکت کنندگان بازار، قیمت برق می باشد. و قیمت تصویه بازار (mcp) پایه ای ترین مفهوم قیمت گذاری است. اغلب وقتی تراکم انتقال وجود ندارد mcp تنها قیمت موجود در سیستم می باشد. با این وجود وقتی تراکم انتقال وجود دارد قیمت ناحیه ای تصویه بازارzmcp) ) یا قیمت حاشیه ای محلی بازار lmp)) قابل استفاده خواهد بود. zmcp ممکن است برای نواحی مختلف متفاوت باشد اما برای یک ناحیه یکسان است. lmp برای شین های مختلف می تواند متفاوت باشد. بارزترین ویژگی قیمت برق، ناپایداری آن است. ناپایداری میزان تغییر قیمت برق در یک دوره زمانی معین می باشد. دلیل اصلی ناپایداری برق در این است که عرضه و تقاضا باید در هر لحظه با هم برابر باشند. دلایل دیگر از این قرارند: 1) نوسان قیمت سوخت 2) نا مشخص بودن مقدار بار 3) پر شدگی خطوط انتقال 4) انرژی برق را نمی توان در مقیاس زیاد ذخیره کرد . 5) مشترکین برق نسبت به قیمت برق بی تفاوت هستند . 6) دست کاری بازار (قدرت بازار، ریسک همکاری) 7) خروج ناگهانی یک واحد تولیدی پیش بینی قیمت مدتهاست در دیگر بازارهای کالا، همچون بازار بورس و بازار کالاهای کشاورزی مورد مطالعه قرار گرفته است. در سال های اخیر برق مانند یک کالا مورد معامله قرار می گیرد. با این وجود برق دارای ویژگی خاصی در مقایسه با دیگر کالاهاست. برای مثال روش اقتصادی برای ذخیره برق وجود ندارد و مراکز کنترل به دلیل تراکم انتقال ممکن است از مبادله آزادانه توان ممانعت به عمل آورند. بنابراین به کارگیری روش های رایج پیش بینی قیمت در دیگر بازارهای کالا می تواند خطای بزرگی در پیش بینی قیمت برق ایجاد کند. بر اساس نوع خاص کاربرد، پیش بینی قیمت به صورت کوتاه مدت (چند روزه)، میان مدت(چند ماهه) و بلند مدت (چند ساله) قابل دسته بندی است. توجه اصلی روی پیش بینی کوتاه مدت برق (stpf) در بازار برق تجدید ساختار شده است. بدیهی است عوامل فیزیکی می تواند در قیمت برق اثر بگذارند. بنابراین باید عواملی انتخاب شوند که تأثیر قوی در پیش بینی قیمت در کاربرد کوتاه مدت دارند. به منظور تعیین عوامل فیزیکی موثر در فرایند پیش بینی، با استفاده از شبیه سازی مطالعات تحلیل حساسیت انجام می شود. عواملی که روی قیمت موثرند: 1) زمان: وقتی زمان تغییر می کند بار تغییر می کند و قیمت تغییر می کند. با تغییر زمان راندمان نیروگاه ها و میزان تولید تغییر می کند. مثلا واحد های آبی در فصول بهار پرآب هستند ولی در تابستان کم آب می شود و میزان تولید تغییر می کند. 2) رزرو: شامل اطلاعات گذشته و رزرو پیش بینی شده است. هرچه رزرو بیشتر باشد یعنی تولید بیش از مصرف است و قیمت پایین می آید. 3) قیمت: فقط اطلاعات گذشته در دسترس است و قیمت آینده باید پیش بینی شود. 4) بار: بار پیشین و پیش بینی شده. تغییرات بار قادر به تأثیر گذاشتن بر روی قیمت می باشد. قیمت سوخت: بخش مهمی از تأمین برق به وسیله نیروگاه های حرارتی است که این نیروگاه ها به قیمت سوخت وابسته هستند. جهش های قیمت برق ویژگی های بارزی هستند که می توانند بر صحت پیش بینی تأثیر گذار باشند. در عمل وقتی میزان بار در سیستم به محدوده های ظرفیت تولید نزدیک می شود، پیش بینی دقیق جهش های قیمت مشکل است. بنابراین مطالعه احتمال آماری جهش های قیمت و مطالعه توزیع احتمالی قیمت ها در سطوح مختلف بار مفید خواهد بود]1[. شرکت های تولیدی انرژی الکتریکی را تولید کرده و به فروش می رسانند. آن ها همچنین ممکن است خدماتی از قبیل تنظیم، کنترل ولتاژ و خدمات رزرو را که بهره بردار سیستم برای حفظ کیفیت و امنیت عرضه برق به آن ها نیاز دارد ، به فروش برسانند. شرکت های تولیدی در تمام بازار های برق حضور دارند بنابراین نقش مهمی را دربازار برق ایفا می کنند. هدف genco در بازار برق ماکزیمم کردن سود حاصل از فروش توان و خدمات جانبی است. درحالیکه قیود مساوی و نامساوی واحد های تولیدی و سیستم توان از قبیل مینیمم زمان on/off و حدود ظرفیت تولید برآورده شود. بنابراین genco ها برای اینکه در بازار برق شرکت کننده موفقی باشند نیازمند استراتژی پیشنهاد مناسبی هستند. این استراتژی پیشنهاد باید عدم قطعیت قیمت پیش بینی شده همراه با مدیریت ریسک را دربر داشته باشد[2]. روش هایی که برای توسعه استراتژی پیشنهاد شکل گرفته است شامل مدل های متعادل و مدل های نامتعادل می باشد. مدل های متعادل از قبیل تعادل کارنو به طور وسیعی برای توسعه استراتژی پیشنهاد و آنالیز توان بازار استفاده می شود]3[. با توجه به پیچیدگی سیگنال قیمت (نظیر رفتار غیر خطی، بی ثبات و متغیر با زمان آن) بروز خطاهای پیش بینی امری اجتناب ناپذیر است. لذا نیاز به ابزارهای تحلیلی مناسب برای مدل سازی ریسک اقتصادی شرکت های تولیدی در بازار های برق داریم. روش های اولیه مدل سازی ریسک در بازار-های برق نظیرmean-variance از تئوری سهام منشعب شده بودند. به تدریج روش های کامل تر مدل سازی ریسک اقتصادی نظیر value at risk (var)و conditional value at risk (cvar) وexpected downside risk (edr) ارائه شده اند که باخصوصیات بازار برق همخوانی بیشتری دارند.

هماهنگی آبی و حرارتی کوتاه مدت به عنوان یکی از توابع مهم در برنامه ریزی بهره برداری سیستمهای قدرت مطرح میباشد. امروزه در سیستم تجدید ساختار یافته حل این مساله بعنوان یکی از عملکردهای مهم شرکت برق است. اگر بخواهیم توصیفی از سیستم قدرت آبی و حرارتی داشته باشیم؛ باید گفت که سیستم آبی و حرارتی تشکیل شده از مجموعه ای از واحدهای آبی و حرارتی ، که بصورت هماهنگ با هم،نقش تولید توان الکتریکی را در سیستم قدرت دارند و هدف اصلی از هماهنگی و برنامه ریزی در این سیستم این است که هزینه تولید توان (مربوط به واحدهای حرارتی) در طول افق برنامه ریزی ،کمینه گردد؛ در حالیکه قیود حاکم بر سیستم نقض نگردند و تمامی قیود ارضا شوند. برنامه ریزی دریک چنین سیستمی به مراتب پیچیده تراز سیستمهایی است که فقط از نیروگاههای حرارتی تشکیل شده اند، چراکه تصمیماتی که در مورد بهره برداری از سیستم آبی در یک بازه زمانی خاص میگیریم در تصمیمات آینده ما (در بازه های بعدی) تاثیر گذار است و این وضعیت باعث میشود که برنامه ریزی سیستم آبی و حرارتی بسیار پیچیده باشد و دقیقا به همین دلیل است که در حل مساله بهینه سازی سیستم آبی و حرارتی، ساده سازیهای متعددی انجام میگیرد. و اما مهمترین ساده سازی ای که در این رابطه صورت می گیرد، این است که پژوهشگران از در نظر گرفتن شبکه انتقال که محدودیتهای بسیار پیچیده و دشواری را به مساله اضافه می کند، خودداری میکنند. پیچیدگی در نظر گرفتن شبکه انتقال از این جهت است که محدودیتهای امنیتی ای (از قبیل محدودیتهای ظرفیت خطوط انتقال ، ولتاژ باسهای شبکه و توان راکتیو تولیدی واحدها) که با در نظر گرفتن شبکه انتقال، به مجموعه قیود مساله افزوده می شوند، بدلیل تغییر شکل فضای حل مساله، در بسیاری از موارد، الگوریتم بهینه سازی را در یافتن پاسخ بهینه نا کارآمد می کنند، بویژه زمانیکه شبکه بصورت ac مدلسازی شود (که منجر به غیر خطی شدن قیود مربوطه و پیچیدگی دو چندان فضای حل میگردد). از اینروست که حل مساله برنامه ریزی کوتاه مدت سیستم آبی و حرارتی با در نظر گرفتن قیود ac از پیچیدگی مضاعفی برخوردار است و مواجه شدن با این مساله نیاز به یک الگوریتم بهینه سازی کارآمد و قوی دارد. در این پایان نامه، در ابتدا مروری خواهیم داشت بر انواع روشهایی که برای حل مساله هماهنگی آبی و حرارتی کوتاه مدت سیستم قدرت، بکار گرفته شده اند و مزایا و معایب روشها بطور اجمالی بررسی خواهد شد. در ادامه به تشریح روش بکار گرفته شده در این پایان نامه خواهیم پرداخت؛ که از طریق دو لایه به حل مساله آبی و حرارتی کوتاه مدت با در نظر گرفتن قیود ac می پردازد و در خلال آن، روش بکار گرفته شده در لایه دوم بنام الگوریتم شبیه ساز حرارتی آشفته اصلاح شده که بطور ویژه به این پایان نامه اختصاص دارد، به تفصیل مورد بررسی قرار خواهد گرفت. بعلاوه روشهای متنوع و نیز ابداعی که در قالب یک روش تلفیقی برای برآوردن قیود مساله در این پایان نامه بکار رفته اند، شرح داده خواهند شد. روش پیشنهادی بر روی سیستم تست آبی و حرارتی 9 باسه و نیز بزرگترین سیستم تست موجود در این زمینه یعنی سیستم تست آبی و حرارتی 118 باسه ieee پیاده سازی شده است و با چندین روش تحلیلی و جستجوی تصادفی که در مقالات به چاپ رسیده اند، مقایسه شده است.

در فصل چهارم، یک الگوریتم حلقه بسته جدید جهت حل مسئله تخمین حالت دینامیکی پیشنهاد شده است. روشهای تخمین حالت دینامیکی شامل دو مرحله، پیش بینی و تخمین بردار حالت می شود. مرحله پیش بینی قبل از رسیدن مقادیر اندازه گیرها انجام می شود و مرحله تخمین بعد از رسیدن مقادیر اندازه گیرها آغاز میشود. روش پیشنهادی شامل یک الگوریتم جدید جهت ساختن یک ساختن سناریو برای مرحله پیش بینی و یک الگوریتم جستجو تصادفی در مرحله تخمین ارائه داده است. در تشکیل سناریو حالت از پیش بینی بار ، آنالیز استاتیکی و مکانیزم roulette wheelو lattice monte-carloو پخش بار بهینه استفاده شده است. الگوریتم جستجو تصادفی جدید با قابلیت جستجو محلی بالا از ترکیب الگوریتم های differential evolution , bacterial foraging بدست می اید. بیشتر روشهای تخمین حالت دینامیکی در شرایطی که عدم رویتپذیری در شبکه شدید و ماندگار باشد قادر به حل مسئله با دقت مطلوب نیستند. در حالیکه روش پیشنهادی میتوان مسئله تخمین حالت را با هر تعداد اندازه گیر و با دقت قابل قبول حل کند و روش پیشنهادی روی سیستمهای آزمایشی شناخته شده ieee 30-bus و ieee 118- bus با مجموعه های متفاوت از اندازه گیرها انجام شده است و نتایج بدست آمده با چندینروش تخمین حالت مقایسه شده است.

این پایان نامه در دومرحله کلی سازمان دهی شد. مرحله مطالعاتی و تحقیقاتی و مرحله توسعه و شبیه سازی. فصل دوم ، سوم و چهارم مرحله مطالعاتی این پایان نامه را تشکیل می دهند. و فصول پنجم و ششم مرحله توسعه و شبیه سازی هستند. در فصل اول مفهوم پخش بار بهینه در سیستم قدرت ، کاربرد و مدل سازی ریاضی آن شرح داده شد. امکان معرفی توابع هدف متنوع در مساله opf این امکان را می دهد که با انعطاف بالایی اهداف مورد نظر را برای بهینه کردن عملکرد سیستم قدرت پیاده سازی کرد. امکان درنظرگرفتن محدودیت های مختلف واحدهای تولیدی مانند اثر بارگذاری شیرها ، نواحی ممنوعه کاری و چند سوختی بودن واحد در فرمول بندی این مسأله ، opf را به صورت یک ابزار سودمند عملی جهت کنترل بهینه سیستم قدرت در می آورد. مزیت دیگر این ابزار امکان درنظرگرفتن همزمان محدودیت های شبکه قدرت به صورت قید یا تابع هدف است. با فرمول بندی شرح داده شده ضمن کاهش هزینه های بهره برداری می توان امنیت و پایداری شبکه را به میزان لازم ارتقاء داد. چالش پیش رو چگونگی حل مسأله opf است. همانطور که شرح داده شد با در نظر گرفتن شرایط عملی ، مشخصات غیر خطی واحدها و معادلات پخش بار وارد فضای مسأله می شوند. در این شرایط ، مسأله مذکور به یک مسأله نامحدب و گسسته ، غیر یکنوا و آمیخته به عدد صحیح تبدیل می شود. با اضافه شدن این پیچیدگی ها تمامی روش های تحلیلی و هوشمند به چالش کشیده می شوند. با بوجود آمدن فضای مسأله گسسته و مشتق ناپذیر کلیه روش های متکی بر مشتق اول یا مشتق دوم با مشکل روبرو می شوند. همچنین با درنظر گرفتن مولفه های مختلف غیر خطی بخصوص اثر بارگذاری شیرها ، فضای مسأله شامل تعداد زیادی کمینه های محلی می شود که کلیه روش های حل opf را خطر افتادن در این کمینه های محلی تهدید می کند. با توجه به این پیچیدگی ها روش های حل متنوعی ارائه شده است. در فصل سوم انواع این روش های حل تحلیلی و هوشمند مورد بررسی قرار گرفت. عمده ضعف روش های تحلیلی، عدم کارایی درهنگام استفاده در سیستم های بزرگ و واقعی و ضعف در مدیریت متغیرهای گسسته است. گذشته از این نواقص ، برقرار نبودن شرایط لازم برای حل با استفاده از روش های تحلیلی ( مانند مشتق پذیری و محدب بودن ) ، همگرایی به کمینه محلی به جای کلی و لزوم تغییرات وسیع در الگوریتم حل مسأله با تغییر تابع هدف و قیود از دیگر موانع در این روش ها است. برای غلبه در این چالش ها روش های هوشمند برای حل این مسأله مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه فصل 3 بعضی از این روش های حل هوشمند معرفی شدند. از آنجا که تمرکز این پایان نامه بر روی حل به روش الگوریتم های جستجوی تصادفی است ، الگوریتم های بهینه سازی دسته پرندگان، تکامل تفاضلی و جستجوی باکتریایی به عنوان نسخه های نسبتاً جدیدتر این روش ها معرفی شدند. باتوجه به ساختار و شیوه پیدا کردن جواب در این روش ها ملاحظه گردید که اصولاً این روش ها هیچگونه نیازی به اطلاعات مشتق ندارند ، هیچ فرضی مانند محدب بودن فضای مسأله برای آنها ضرورتی ندارد و در نهایت با ساختار جستجوی موازی توانایی بالایی در پیدا کردن کمینه کلی دارند. با در نظر گرفتن این مزیت ها ، حل مسأله opf-sc با استفاده از این روش ها در برنامه این پایان نامه قرار گرفت. با بررسی تحقیقات انجام گرفته بر روی این روش ها در حل مسائل پیچیده قدرت ، نواقص و معایب این روش ها مورد بررسی قرار گرفت. جدی ترین نقص این روش ها عدم ارائه یک جواب با کیفیت مناسب هنگام تغییر جمعیت اولیه ، تغییر پارامترهای الگوریتم و همچنین تغییر مساله است. به عبارت دیگر در هر بار اجرای این الگوریتم ها با پارامترهای الگوریتم و همچنین تغییر مساله است. به عبارت دیگر در هر بار اجرای این الگوریتم ها با پارامترهای ثابت الگوریتم ، نتایج کاملاً متفاوت و با فاصله زیاد از یکدیگر به دست می آید. همچنین این الگوریتم ها دارای پارامترهایی هستند که برای هر مسأله ای باید تنظیم شوند و در واقع تنظیم مناسب آنها برای حل یک مسأله خود یک مسأله بهینه سازی دیگر است. تنظیم این پارامترها معمولاً به روش شهودی و سعی و خطا انجام می گیرد که وقت گیر و فاقد دقت مناسب هستند. باتوجه به این محدودیت ها و نواقص ، سعی در طراحی الگوریتمی با حساسیت کمتر در برابر تغییر مسأله ، تغییر پارامتر ها و تغییر جمعیت اولیه شد. الگوریتم پیشنهادی با ترکیب ویژگی های برجسته چند الگوریتم دیگر امکان جستجوی موثری را در فضای مسأله پدید می آورد. به این صورت که با بهره گیری از اطلاعات مجموعه ای از بهترین اعضای جمعیت بر هوشمندی و کارآیی روش جستجو افزوده شد. در این پایان نامه حل مسأله opf و شکل توسعه داده شده آن ، opf-sc ، به کمک الگوریتم ibf بررسی شد. نتایج اعمال این الگوریتم بر روی 6 سیستم نمونه در مسأله opf و opf-sc توانمندی این الگوریتم را نسبت به جمعیت اولیه و همچنین پارامترهای قابل تنظیم آن با استفاده از آنالیز حساسیت آشکار نمود. این پایان نامه می تواند در مباحث زیر ادامه یابد : 1- استفاده از شاخص های قدرتمند پایداری ولتاژ مانند حد بارگذاری سیستم با استفاده از روش continuation power flow ( cpf. 2- درنظر گرفتن پایداری های زاویه ای ( سیگنال کوچک و پایداری گذرا ) : پخش بار بهینه با در نظر گرفتن این پایداری ها بر حاشیه امنیت سیستم قدرت می افزاید. 3- درنظر گرفتن روشن و خاموش شدن واحدها : معمولاً برنامه ریزی برای تصمیم گیری در مورد روشن یا خاموش شدن واحدها برای یک دوره 24 یا 168 ساعته انجام می گیرد. درنظر گرفتن روش و خاموش شدن واحدها مساله را بیش از پیش گسسته و نامحدب می کند. در این حالت نیاز است تا برای تعیین وضعیت واحد برای روشن یا خاموش بودن از عملگرهای ویژه که برای اعداد صحیح صفر( نشان دهنده خاموش بودن واحد ) و یک ( نشان دهنده روشن بودن واحد ) قابل اعمال باشند استفاده نمود. به عبارت دیگر در این حالت روش گرد کردن مورد استفاده در مساله opf فاقد کارآیی لازم است. 4- حل مسأله opf در محیط بازار برق : مساله opf می تواند در زمینه هایی مانند تسویه کردن بازار و مدیریت ازدحام در سیستم تجدید ساختار شده به کار رود. 5- در نظر گرفتن عدم قطعیت : باتوجه به غیر قطعی بودن بعضی شرایط در نظر گرفته شده برای سیستم قدرت مورد مطالعه مانند میزان بار در ساعت های آینده و واحدهای آماده به کار ، پخش بار بهینه با در نظر گرفتن این عدم قطعیتها می تواند منجر به نتایج مطمئن تری شود.

پروسه های پیش بینی یکی از عناصر کلیدی در بهره برداری و برنامه ریزی سیستمهای قدرت می باشند. شرایط جدید سیستمهای قدرت نظیر تجدید ساختار و مطرح شدن انرژیهای تجدید پذیر اهمیت پروسه های پیش بینی را بیشتر نموده و فرآیندهای پیش بینی جدیدی را نظیر پیش بینی قیمت برق و پیش بینی انرژی باد مطرح نموده اند. سیگنال خروجی در اکثر این پروسه های پیش بینی به تعداد زیادی از ورودیها وابسته است (از نظر ریاضی یک تابع چند متغیره با بعد بالا میباشد). یک نکته کلیدی برای کارآمدی هر روش پیش بینی انتخاب مناسب متغیرهای ورودی است. روش انتخاب مولفه پروسه یادگیری موتور پیش بینی را آسان می کند و قابلیت تعمیم آن را برای داده های دیده نشده بهبود می بخشد. همچنین انتخاب مولفه نقش کلیدی در دقت و پایداری نتایج پیش بینی بدست آمده خواهد داشت. در این تحقیق به بررسی انواع معیارها و روشهای انتخاب مولفه و کاربرد آنها در پروسه های پیش بینی سیستمهای قدرت پرداخته شده است و یک روش انتخاب مولفه جدید ارائه شده و عملکرد روش پیشنهادی با پیاده سازی بر روی پروسه های مختلف پیش بینی سیستم قدرت ارزیابی می شود.

چکیده-پخش بار بهینه به عنوان یکی از ابزار زیر بنایی برای تحلیل سیستم های قدرت پیچیده ،برای مدت طولانی مورد بررسی قرار گرفته است.پخش بار بهینه توابع هدف یک سیستم قدرت از جمله تابع هزینه سوخت ،آلودگی ،تلفات را بهینه می کند،و هم زمان قیود سیستم قدرت را نیز برآورده می کند.در کلی ترین حالتopf یک مساله بهینه سازی غیر خطی ،غیر محدب،مقیاس بزرگ،و ایستا می باشد که می تواند شامل متغیرهای کنترلی پیوسته و گسسته باشد.از طرف دیگر چندی است که برنامه ریزی های جدید ریاضی از جمله بهینه سازی چند منظوره moo برای بررسی وسیع تر و دقیق تر سیستم قدرت مورد استفاده بوده است.این برنامه ریزی همزمان با چندین تابع هدف درگیر است و تلاش می کند که با ایجاد چندین کاندید جواب که جواب های پارتو نام دارند انتخاب گسترده تری را در اختیار تصمیم گیرنده برای یافتن بهترین مصالحه موجود قرار دهد.مسیری که جواب ها را نشان می دهد مسیر پارتو نام دارد.در این پروژه توابع هزینه وآلودگی به عنوان توابع هدف در نظر گرفته شده اند و یک روش جدید بهینه سازی چند منظوره تحلیلی که مدل ارتقا یافته روش قید اپسیلون است(augmecon ( معرفی شده است که با استفاده از آن جواب های بهینه پارتو بدست آمده است .سپس برای پیدا کردن بهترین جواب ممکن ،از یک تصمیم گیرنده فازی استفاده شده است که بهترین جواب را به بالاترین عدد در تابع عضویت منصوب می کند.شبکه تحت تست،شبکه 30 باسه استاندارد ieee می باشد. کلمات کلیدی-پخش بار بهینه مقید ،بهنه سازی چند منظوره،روش بهینه سازی augmecon ، روش تصمیم گیری بر مبنای منظق فازی

امروزه با توجه به روند رو به پایان ذخایر سوخت های فسیلی و نیز نیاز به مصرف کمتر این نوع سوخت ها با توجه به تأثیر منفی آنها بر محیط زیست، استفاده از انرژی های نو و تجدیدپذیر بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در این میان، انرژی بادی با توجه به پیشرفت های چشمگیر در صنعت ساخت توربین های بادی، بیش از دیگر انواع انرژی های نو جهت تولید انرژی الکتریکی، مورد توجه و استفاده قرار گرفته است. در حال حاضر، امکان ساخت توربین های بادی با ظرفیت 7مگاوات به شکل صنعتی، فراهم آمده است. بنابراین پیش بینی می شود که در آینده ای نزدیک، بخش عمده ای از انرژی الکتریکی موردنیاز مصرف کنندگان توسط نیروگاه های بادی با ظرفیت های تولیدی بالا تأمین شده و به این دلیل، تأثیر عملکرد نیروگاه های بادی بر رفتار دینامیکی سیستم های قدرت چشمگیر باشد. در نیروگاه های بادی امروزی، از توربین های بادی سرعت متغیر مجهز به ژنراتورهای القایی تغذیه دوگانه، با توجه به عملکرد مناسب و مزایای زیاد آنها، بیش از دیگر انواع توربین های بادی استفاده می-شود. جهت بهره برداری بهینه از این نوع ژنراتورها، از سیستم های کنترلی متعددی در ساختار آنها استفاده می گردد. با توجه به ثابت زمانی کم این سیستم های کنترلی، به دلیل استفاده از ادوات الکترونیک -قدرت در ساختار آنها، ژنراتورهای مجهز به این سیستم ها می توانند تأثیرات چشمگیری بر مسئل? پایداری سیگنال کوچک زاوی? روتور در شبکه های قدرت داشته باشند. در این پایان نامه، با مدلسازی و تحلیل دینامیکی ژنراتورهای القایی تغذیه دوگانه مورد استفاده در توربین های بادی به همراه سیستم های کنترلی آن ها، تأثیر این نوع ژنراتورها بر مسئل? پایداری سیگنال کوچک زاوی? روتور در سیستم های قدرت مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین در نگرشی جدید و با استفاده از روش های بهینه سازی تکاملی، یک نوع پایدارساز سیستم قدرت برای این نوع از ژنراتورها طراحی شده و با انجام تحلیل ها و شبیه سازی های دینامیکی، عملکرد این سیستم کنترلی در میرایی نوسانات زاویه روتور(نوسانات توان) در سیستم های قدرت در حضور توربین های بادی مجهز به ژنراتورهای القایی تغذیه دوگانه ارزیابی شده است.

هماهنگی آبی و حرارتی میان مدت (mthtc ) به عنوان یکی از توابع مهم در برنامه ریزی بهره برداری سیستم های قدرت مطرح می باشد. امروزه در سیستم تجدید ساختار یافته حل این مسئله به عنوان یکی از عملکردهای مهم شرکت های صاحب نیروگاه های آبی و حرارتی می باشد. اگر بخواهیم توصیفی از سیستم قدرت آبی و حرارتی با افق میان مدت داشته باشیم؛ باید گفت که سیستم آبی و حرارتی تشکیل شده از مجموعه ای از واحدهای آبی و حرارتی که به صورت هماهنگ باهم، نقش تولید توان الکتریکی را در سیستم قدرت دارند. در یک چنین سیستمی، عمده تمرکز ما در پروسه تصمیم گیری متوجه سیستم آبی است و در واقع اهمیت موضوع از این لحاظ است که ما مقادیر محدودی از انرژی آبی الکتریکی (که به صورت آب در حوضچه ها ذخیره شده است) در اختیارداریم و تحقیقاً همین موضوع است که عملکرد بهینه سیستم آبی و حرارتی را بسیار پیچیده می کند؛ چرا که تصمیماتی که در مورد بهره برداری از ذخیره آبی در یک مرحله می گیریم، در تصمیمات آینده ما تأثیرگذار است. از سوی دیگر از آنجا که پیش بینی کامل و صد درصد جریانات آبی ورودی در آینده غیرممکن است، لذا مسئله بهره برداری از سیستم آبی و حرارتی اساساً یک مسئله تصادفی است. mthtc به عنوان واسط بین هماهنگی آبی و حرارتی بلندمدت و کوتاه مدت عمل می کند. به بیانی دیگر، برنامه ریزی به دست آمده از فاز بلندمدت به عنوان ورودی میان مدت است و نتیجه mthtc نیز خط مشی کوتاه مدت را مشخص می کند و در واقع این سه فاز از یکدیگر بازخورد می گیرند. برای اولین بار در این رساله ما از روش بهینه سازی مقاوم برای حل مسئله mthtc استفاده کردیم و نتایج به دست آمده از آن را با روش de مقایسه نمودیم. نتایج به روشنی نشان می دهد که این روش منجر به جواب های بهینه تری می شود.

در یک سیستم قدرت، حد دینامیکی پایداری ولتاژ متناظر با دوشاخگی hb، و حد راکتیو ژنراتورها به عنوان دو مفهوم اساسی از منظر پایداری ولتاژ در بهره برداری سیستم تعریف می شوند. وقوع hb سبب بروز نوسانات با دامنه ثابت و یا افزایشی در سیستم قدرت می گردد. علاوه بر این، رسیدن ژنراتورها به حد راکتیو خود (lib)، تأثیر به سزایی بر پایداری سیستم قدرت داشته و سبب کاهش حد پایداری ولتاژ و در مواردی بروز فروپاشی ولتاژ می گردد. بنابراین، آگاهی از اینکه در لحظه بهره برداری، نقطه کار سیستم نسبت به حدود تعریف شده در چه شرایطی است، اهمیت بالایی برای بهره بردار سیستم قدرت به منظور ارائه راه کارهای پیشگیری کننده یا اصلاح کننده، خواهد داشت. بر این اساس، استفاده از یک ابزار مناسب به نحویکه بتوان با استفاده از آن وضعیت بهره برداری سیستم قدرت را با توجه به حدود بیان شده تعیین و پیش بینی نمود، اهمیت بالایی پیدا می کند. در این پایان نامه، با استفاده از یک روش ترکیبی شامل شبیه سازی حوزه زمان، تئوری دوشاخگی و تحلیل مدال، تأثیر تغییر ولتاژ پایانه ژنراتورهای بحرانی بر حد توان راکتیو تولیدی ژنراتورها و وضعیت دینامیکی پایداری ولتاژ بر اساس مرزهای hb و lib، مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در این راستا، رفتار مقادیر ویژه، ضرایب مشارکت و نیز ولتاژ و توان راکتیو شبکه بررسی خواهد شد. نتایج عددی حاصل از این تحلیل بر روی سیستم های تست 39 و 68 ieee ارائه شده است. در ادامه، یک دسته بندی جدید از حیث بهره برداری برای سیستم قدرت بر اساس این واقعیت که hb و lib رخ داده است یا نه تعریف شده و در نهایت با استفاده از شبکه عصبی pnn، وضعیت بهره برداری سیستم قدرت مورد پیش بینی قرار خواهد گرفت. نتایج عددی حاصل از این تحلیل بر روی سیستم های تست 39 و 68 ieee ارائه شده است. در نهایت برای افزایش کارایی الگوریتم پیشنهادی، دسته بندی ارائه شده بر اساس موقعیت نسبی وقوع مرزهای hb و lib تصحیح شده و نتایج عددی حاصل از آن برای سیستم های تست 39 باس ieee و 145 باس ieee ارائه شده و با نتایج حاصل از استفاده از دیگر ابزارهای پیش بینی به عنوان موتور پیش بینی مقایسه شده است. نتایج عددی برای روش غیر مستقیم پیش بینی وضعیت پایداری ولتاژ سیستم برای سیستم تست 39 باس ieee ارائه شده و با نتایج الگوریتم پیشنهادی مقایسه شده است. برای سنجش اعتبار روش پیشنهادی در قبال تغییر توپولوژی سیستم، الگوریتم با استفاده از نمونه های تولید شده در شرایط پس از پیشامد در سیستم 145 باس ieee تست شد و نتایج ارائه شده است.

از آ نجا که تخمین گر سیستم قدرت اطلاعات ورودی برای توابع سیستم مدیریت انرژی را مهیا می-کند، عملکرد این توابع (مانند تحلیل های امنیتی و پخش بار اقتصادی) شدیدا به دقت اطلاعات خروجی تخمین حالت وابسته است. برای دست یابی به روشی مطمئن و دقیق برای تخمین حالت، شناخت کامل نسبت به عوامل احتمالی به وجود آورنده خطا که منجر به عدم قطعیت در این مساله می شوند نیاز است. در این مطالعه روشی جدید مبتنی بر بهینه سازی مقاوم ارائه شده است که می تواند عدم قطعیت اندازه گیری ها و پارامترهای شبکه را در مساله تخمین حالت لحاظ کند. بهینه سازی مقاوم روشی با توسعه روزافزون است که برای حل مسائل با متغیرهای دارای عدم قطعیت و محدود شده به کار می رود. اگر چه روش معرفی شده علاوه بر عدم قطعیت اندازه گیری ها توانایی در نظر گرفتن عدم قطعیت پارامترهای شبکه را نیز داراست، هدف این پژوهش حل مساله تخمین حالت با اندازه-گیری های دارای عدم قطعیت است.

چکیده- پیشرفت های اخیر در صنعت برق در حال حرکت به سمت تولید توان و ذخیره آن در سطح توزیع که با عنوان واحدهای تولید پراکنده است. تکنولوژی ریزشبکه نقش بسیار مهمی در سیستم انرژی جهان دارد. طراحی و شبیه سازی مدل برای رسیدن به یک سیستم مدیریتی مناسب به عنوان قلب تحقیقات در مورد ریزشبکه شناخته می شود. یک مدل دقیق کمک به سزایی برای تصمیم گیری های در مدار قرارگرفتن واحد ها، کاهش هزینه های تولید توان و کاهش سطح آلاینده ها دارد. این پایان نامه تلاش دارد مدلی برای بهینه سازی بهره برداری از ریز شبکه ها ارائه دهد. این مدل هزینه آلودگی آلاینده های زیست محیطی همچون nox، so2 و co2 همزمان با هزینه های بهره برداری و نگهداری را در نظر گرفته است. توربین بادی، سلول خورشیدی، میکروتوربین، پیل سوختی و دیزل ژنراتور با ظرفیت های مختلف در نظر گرفته شده است. هدف بهینه سازی حداقل کردن هزینه های بهره برداری با توجه به قیود است. قیود شبکه شامل حداقل و حداکثر تولید توان هر واحد، حداقل زمان روشن و خاموش بودن واحد ها است. این مدل یک الگوریتم ژنتیک جدید برای حداقل کردن هزینه های بهره برداری و سطح انتشار آلاینده ها را به کاربرده است. الگوریتم پیشنهادی با استفاده از نرم افزار متلب شبیه سازی شده است.

مدیریت ازدحام یک موضوع مهم است که باید توسط بهره بردار سیستم درنظر گرفته شود تا محدودیت های بهره برداری در سیستم انتقال مرتفع شوند. در بازار برق، مدیریت ازدحام می تواند هزینه اضافی به بازار تحمیل کند. بنابراین در نظرگرفتن مدیریت ازدحام در بازارهای تجدیدساختار یافته از اهمیت بسزایی برخوردار است. برای مدلسازی صحیح و دقیق و پرهیز از دستیابی به سیستم قدرتی آسیب پذیر در قبال مارجین های پایداری، درنظرگرفتن پایداری های ولتاژ و گذرا همراه با مدیریت ازدحام یک ضرورت است. مدل مدیریت ازدحام چندهدفه ای که در این تحقیق ارائه شده است، شامل قیمت ازدحام، پایداری ولتاژ و پایداری گذرا به عنوان توابع هدف می باشد. علاوه بر این یک روش حل مسائل ریاضی چند هدفه موثر بر پایه روش استاندارد شده قیود نرمال برای بدست آوردن جواب های بهینه استفاده شده است که می تواند جبهه پارتو بهینه را بدست آورد. روش مدیریت ازدحام موردنظر و روش حل مسأله ریاضی مربوط به آن روی سیستم 39 باسه موسوم به نیوانگلند مدلسازی شده است ونتایج بدست آمده با نتایج سایر روش ها که روی این تست سیستم در گذشته اجرا شده اند مقایسه شده است.

با توجه به اینکه منابع انرژی فسیلی، از منابع برگشت ناپذیر و از اصلی ترین عناصر محیط زیست هستند، محققین درصدد استفاده از انرژی های پاک و برگشت پذیری مثل انرژی حاصل از جریان آب برآمده اند. با توجه به محدودیت هایی که بر روی منابع و مخازن این انرژی حاکم است، تولید برق به صورت دائمی و به هر میزان نیاز از طریق این انرژی امکان پذیر نیست. اما می توان از این انرژی به همراه سایر انرژی ها مانند انرژی های فسیلی به نحوی بهره جست تا با حداکثر بازدهی برای تولید برق همراه باشد. این امر باعث شکل گیری مسئله برنامه ریزی نیروگاه- های آبی- حرارتی گردید. این مسئله بهینه سازی همراه با محدودیت های هیدرولیکی، حرارتی و نیازمندی های ایمنی و قابلیت اطمینان می باشد. همچنین در حل این مسئله پارامترهایی وجود دارد که داری مقادیر دقیق عددی نبوده و همراه با عدم قطعیت هستند، در نتیجه می توان برنامه ریزی آبی - حرارتی را با مدل های تصادفی نیز ارائه نمود. بدین منظور در این تحقیق ابتدا مسئله برنامه ریزی نیروگاه های آبی- حرارتی در بازه کوتاه مدت با در نظر گرفتن محدودیت های ایمنی به وسیله روش حل تجزیه بندر در نظر گرفته شد. سپس در گام دوم تحقیق محدودیت پایداری ولتاژ هم به مسئله اضافه گردید. در قسمت سوم با ارائه یک مدل جامع از مسئله مورد نظر و در نظر گرفتن محدودیت های کاربردی و با استفاده از یک روش ترکیبی، الگوریتم تجزیه بندر و تقریب بیرونی، مسئله مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در بخش پایانی رساله نیز، بر خلاف قسمت های قبل که مدل در نظر گرفته شده برای مسئله یک مدل قطعی بوده، یک مدل تصادفی برای مسئله برنامه ریزی ارائه گردیده است. لازم به ذکر است در قسمتی از این رساله نیز مسئله پخش بار بهینه به عنوان یک زیرمسئله اساسی از مسئله برنامه ریزی نیروگاه های آبی- حرارتی با روش ترکیبی جدیدی شامل تجزیه بندر و مجموعه منظم ویژه، حل گردید. مدل های مختلف و روش های پیشنهادی ارائه شده بر روی سیستم های شناخته شده سیستم قدرت تست گردیده و نتایج موثر بودن آن ها نشان داده شده است.

استفاده از تکنولوژیهای انرژی تجدیدپذیر برای تأمین بارمصرفی در سراسر جهان در حال گسترش است. استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر بعنوان منبع تولید انرژی مزایای زیادی برای سیستم های قدرت دارند؛ نداشتن هزینه سوخت و آلودگیهای زیست محیطی از جمله دلایل جذب استفاده از این انرژیهاست. اما، رفتار متغیر و وابسته به شرایط جوی حاصل از سیگنالهای تجدیدپذیر همچون باد و خورشید مشکلات بهره برداری زیادی برای سیستم قدرت ایجاد میکنند. برای نمونه، تغییرپذیری و نامنظم بودن این سیگنالها میتواند قابلیت اطمینان سیستم قدرت را به خطر بیاندازد. از این رو، در این شرایط به نیروگاه هایی با سوخت های فسیلی به منظور واحدهای پشتیبان و رزرو نیاز خواهد شد. بدین معنی که بهره برداران سیستم قدرت باید ذخیره گردان بیشتری را برای سیستم در نظر بگیرند که این امر هزینه بهره برداری از این نیروگاهها را افزایش میدهد. مهترین راه برای غلبه بر این مشکلات، پیش بینی کوتاه مدت توان تولیدی حاصل از سیگنالهای تجدیدپذیر میباشد. علی رغم پیشرفت روشهای موجود برای پیش بینی، پیش بینی این سیگنالها خطای زیادی دارد که این امر موجب خطا در به مدار آوردن واحدها میشود که هزینه های بهره برداری سنگینی در پی دارد. بعلاوه، خطای پیش بینی توان تولیدی این انرژیها منجر به جریمه¬های زیادی برای تولیدکنندگان و صاحبان مزارع بادی و نیروگاههای خورشیدی میشود. برای حل این مشکل پیش بینی بارخالص - تفاضل بارمصرفی از تولید انرژیهای تجدیدپذیر- که میتواند اطلاعات ارزشمندی را برای برنامه ریزی واحدهای تولیدی بدهد، پیشنهاد میشود. باتوجه به خطای حاصل از پیش بینی انرژیهای تجدیدپذیر، پیش بینی بارخالص با دقت کمی انجام میشود. بهمین خاطر، در این پایان نامه، هدف ارائه یک روش برای پیش بینی مستقیم بارخالص در سیستم قدرت و اثبات کاهش خطای پیش بینی مستقیم در مقایسه با پیش بینی غیر مستقیم سیگنال میباشد. بدین منظور در فصل اول بارخالص معرفی و ویژگیهای آن بیان میشود. روشهای پیش بینی بار و توان تولیدی انرژیهای تجدیدپذیر بترتیب در فصل دوم و سوم بیان میشود. در فصل چهارم، روش مورد استفاده برای پیش بینی بار خالص بیان میشود و در فصل پنجم نتایج حاصل از پیش بینی بر سیستمهای تست مختلف ارائه میگردد. نتیجه گیری، جمع بندی و پیشنهادات برای ادامه کار، در فصل ششم بیان میشود.

پایداری سیگنال کوچک زاویه ی روتور مسئله ی مهمی در بهره برداری و برنامه ریزی سیستم قدرت است. این نوع پایداری با نوسانات بین ناحیه ای، محلی، کنترلی و پیچشی در ارتباط است. ضریب مشارکت ژنراتورها در مدهای غالب، فرکانس نوسانات و ضریب میرایی باید به منظور غلبه کردن بر این مشکل تعیین شوند. در این پایان نامه دو استراتژی مجزا و جدید برای حل این مسئله پیشنهاد می شود. استراتژی نخست دارای دو مرحله است. در مرحله ی اول ضرایب مشارکت ژنراتورها در مدهای غالب پیش بینی می شوند. در مرحله ی بعد نوع نوسانات توسط مقدار ضرایب مشارکت تعیین می گردد. یک استراتژی پیش بینی جدید متشکل از انتخاب مولفه، شبکه ی عصبی احتمالی (pnn) و روش جستجوی خطی برای پیاده سازی فرآیند پیش بینی دو مرحلهای در استراتژی نخست ارائه می شود. در استراتژی دوم با استفاده از تبدیل موجک پیوسته (cwt) به تخمین مقادیر فرکانس نوسانات و ضریب میرایی مدهای بحرانی سیستم می پردازیم. روش cwt پیشنهادشده از تابع مورلت اصلاح شده استفاده می کند. یک روش برای تنظیم پارامترهای آزاد تابع مورلت بر اساس قاعده ی عدم قطعیت هایزنبرگ و معیار آنتروپی شانون ارائه می شود. به علاوه، بار محاسباتی روش cwt با محاسبه ی انتگرال کانولوشن cwt با استفاده از روش تبدیل فوریهی سریع (fft) که دارای بار محاسباتی کمی است کاهش می یابد. هر دو استراتژی پیشنهادشده با سایر روشهای مرسوم برای ارزیابی پایداری سیگنال کوچک زاویه روتور مقایسه می شوند. عملکرد این استراتژیها بر روی شبکه 39 باس نیو انگلند نشان داده می شود.

چکیده_ با افزایش توان تولیدی نیروگاه های بادی و تزریق آن به سیستم های قدرت، در دست داشتن روشی دقیق برای پیش بینی توان تولیدی امری بسیار مهم برای بهره برداری مناسب از این نیروگاه ها وسیستم قدرت شده است. به این منظور، در این پایان نامه به ارائه روشی جدید برای پیش بینی توان تولیدی واحدهای بادی با افق کوتاه مدت می پردازیم. روش پیشنهادی از شبکه عصبی بر مبنای esn با روش آموزش نوین به نام محاسبات انباره ای (reservoir computing) ساخته شده است. برای تنظیم پارامترهای esn از الگوریتم بهینه سازی تکاملی انفجار بزرگ-فشرده سازی بزرگ استفاده می شود. به منظور ارزیابی روش پیش بینی ارائه شده، از اطلاعات واقعی ثبت شده در مزرعه بادی در کشور اسپانیا و همچنین کل توان تولیدی سیستم قدرت ایرلند استفاده شده است. همچنین برای نشان دادن کارآیی این روش، مقایسه ای با روش های موجود دیگر در پیش بینی صورت گرفته است که نتایج گرفته شده، نشان دهنده دقت بالای روش پیشنهادی در فرآیند پیش بینی است.

پخش بار بهینه محدود به قیود ایمنی برای مراکز توزیع در سیستم های قدرت امروزی یک تابع عملکرد ویژه محصوب می شود و شرایط عملکرد سیستم قدرت را بهینه می کند در صورتی که ایمنیِ سیستم قدرت را حفظ می کند.همچنین شکل مسئله ارائه شده در پخش بار بهینه محدود به قیود ایمنی بر روی عملکرد سیستم قدرت در یک ساعت خاص تمرکز می کند که به پخش بار بهینه استاتیکیِ محدود به قیود ایمنی معروف است. در این پایان نامه مدل پخش بار بهینه دینامیکیِ محدود به قیود ایمنی پیشنهاد می شود مسئله ایی که برای مسئله پخش بار محدود به قیود ایمنی چندین دوره زمانی و قیود مربوط به دوره های زمانی را در نظر می گیرد.مدل پخش بار بهینه دینامیکیِ محدود به قیود ایمنی در مقایسه با مسئله پخش بار بهینه استاتیکیِ محدود به قیود ایمنیِ سنتی یک تابع عملکرد ویژه تری را دارد و همچنین شرایط عملکرد سیستم قدرت را به صورت واقعی تری بهینه می کند. برای حل این مسئله پخش بار بهینه محدود دینامیکی به قیود ایمنیِ که مسئله ایی غیر خطی و غیر صاف می باشد یک روش جستجوی تصادفی جدید پیشنهاد شده است روشی که نسخه اصلاح یافته روش جستجوی کلونی زنبوران عسل مصنوعی می باشد در این پایان نامه به نام روش جستجوی کلونی زنبوران عسل مصنوعی ارتقاع یافته معرفی می شود. روش جستجوی کلونی زنبوران عسل مصنوعی اصلاح شده پیشنهادی دارای قابلیت جستجوی قوی تری نسبت به روش جستجوی کلونی زنبور عسل مصنوعی است به طوری که نواحی بیشتری از فضای جستجوی را پوشش می دهد و همچنین الگوریتمی است که پایداری بیشتری را دارد و حساسیت کمتری به تنظیم اولیه پارامتر و جمعیت اولیه دارد.توانایی الگوریتم پیشنهادی در سیستم های نمونه استاندارد مختلف بررسی و به اثبات رسیده است.

در سالهای اخیر با سیاست حرکت به سوی منابع انرژی تجدید پذیر و در راس آن ها، انرژی باد، فرصتها و چالشهای جدیدی را پیش روی بهرهبردارن بازار برق قرار داده است. از یک سو، سهل در دسترسی به این انرژی ها در مقیاس بالا و همچنین مزایای زیست محیطی آن دولت ها را به سمت استفاده هرچه بیشتر از این منابع سوق داده و از دیگر سو، عدم توانایی در پیش بینی دقیق که ماحصل ذات ناپایدار نیروی باد است، مشکلاتی را برای بهرهبرداران سیستم ایجاد کرده است. این چالش در تخصیص بهینه مقادیر تولید و برنامه ریزی حضور واحدها به مراتب پررنگ تر خود را نشان می دهد. برای پوشش عدم قطعیت تولید باد در فرآیند تسویه بازار برق، در این پایان نامه سعی بر آن شده روشی مبتنی بر بهینه سازی مقاوم در فرآیند تسویه همزمان بازار انرژی و رزرو از دید بهره بردار مستقل سیستم پیشنهاد گردد. عدم قطعیت تولید باد نسبت به سایر منابع عدم قطعیت بسیار بالاتر بوده و از این رو در اینجا، باد به عنوان تنها منبع عدم قطعیت در نظر گرفته شده است. روش پیشنهادی جهت مدل سازی عدم قطعیت ذاتی واحدهای بادی، از یک روش برنامه ریزی خطی آمیخته شده با متغیرهای باینری (صفر و یک) بهره برده است. در نظر گرفتن عدم قطعیت تولید واحدهای بادی توسط روش بهینه سازی مقاوم، به بهره بردار سیستم این امکان را می دهد که به سطوح مختلفی از محافظه کاری در طول افق برنامه ریزی دسترسی داشته باشد. برای تشویق سرمایه گزاران در عرصه تولید بادی نیز ساز و کار پرداخت به مزارع بادی به شکل تعرفه ثابت در نظر گرفته شده است. مدل مقاوم پیشنهاد شده بر روی شبکه نمونه ieee rts 24-bus پیاده سازی شده و نتایج حاصله، مبین صحت روش بکار گرفته شده ِی پیشنهادی می باشد.