برنامه ریزی تصادفی واحدهای ابی وحرارتی با درنظرگرفتن قیود امنیت استاتیکی سیستم قدرت درمحیط تجدید ساختار یافته

نوع محتوی: طرح پژوهشی
زبان: فارسی
شناسه ملی سند علمی: R-1047568
تاریخ درج در سایت: 27 آبان 1397
دسته بندی علمی: مهندسی آب و هیدرولوژی
مشاهده: 658
تعداد صفحات: 198
سال انتشار: 1394

نسخه کامل طرح پژوهشی منتشر نشده است و در دسترس نیست.

  • من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این طرح پژوهشی:

چکیده طرح پژوهشی:

یکی از مهمترین مسایل در برنامه ریزی کوتاه مدت سیستم های قدرت تجدیدساختاریافته، مساله برنامه ریزی تولید واحدها یا هماهنگی کوتاه مدت واحدهای ابی- حرارتی ( STHTC ) با در نظر گرفتن قیود امنیت ( SCUC ) است. هدف اصلی در این برنامه ریزی تعیین ارایش تولید واحدهای نیروگاهی و تعیین سطح تولید هر یک از واحدهای قرارگرفته در مدار، در افق برنامه ریزی است. بنابراین هماهنگی کوتاه مدت واحدهای ابی و حرارتی یک مساله بهینه سازی پیچیده، غیرخطی و با ابعاد بزرگ در سیستم قدرت می باشد. در این راستا، در ابتدا با توجه به نیاز به حل بهینه تر مساله STHTC که نیازمند در نظر گرفتن مدلی کامل و جامع از قیود و مشخصه های واقعی عملیاتی هر دو نوع نیروگاه حرارتی و ابی است، مدل سازی دقیق قیود عملیاتی این واحدها مورد توجه قرار می گیرد. برای افزایش سرعت محاسبات، فرمول بندی غیر خطی قیود واحدها با استفاده از تقریب تکه ای خطی تبدیل به فرمول بندی بر اساس روش برنامه ریزی خطی امیخته اعداد صحیح ( MILP ) شده که امروزه به عنوان قوی ترین روش برای مسایل بهینه سازی خطی شناخته شده است.

از طرفی حل مساله هماهنگی کوتاه مدت واحدهای ابی و حرارتی با در نظر گرفتن قیود امنیت AC شبکه به دلیل در نظر گرفتن معادلات پخش بار AC تبدیل به یک مساله بسیار بزرگ و پیچیده برنامه ریزی غیرخطی امیخته عدد صحیح ( MINLP ) می گردد. در این رساله با ارایه یک راه حل جدید بر اساس روش تجزیه بندرز، با تبدیل مساله پیچیده برنامه ریزی امنیت-مقید مشارکت واحدهای ابی و حرارتی با در نظر گرفتن قیود امنیت AC اولیه به یک مساله اصلی، شامل یک UC و توزیع اقتصادی بار ( ED ) اولیه با استفاده از پخش بار DC و تعدادی زیر مساله شامل چک کردن قیود امنیتی AC شبکه، ان را قابل حل می کند. در ادامه رساله، به منظور در نظر گرفتن اثرات عدم قطعیت های مختلف (شامل تغییرات غیرمنتظره بار، خروج غیرمنتظره ژنراتور، خطوط یا تجهیزات انتقال) موجود در سیستم های قدرت تجدید ساختار شده، یک برنامه ریزی تصادفی برای حل مساله برنامه ریزی امنیت-مقید مشارکت واحدهای ابی و حرارتی بکار گرفته شده است. طرح پیشنهادی، شامل تصمیم گیری و برنامه ریزی در دو مرحله می باشد: مرحله اول این برنامه شامل برنامه ریزی مشارکت واحدها با در نظر گرفتن قیود خطوط انتقال در شرایط ماندگار سیستم و مرحله دوم برای تضمین امنیت در سناریوهای مختلف سیستم است. نتایج اجرای برنامه ریزی تصادفی بر مساله STHTC نشان دهنده کارایی روش پیشنهادی می باشد. لازم به ذکر است که در تمامی مراحل پیاده سازی طرح های پیشنهادی، از شبکه نمونه 118 شینه IEEE شامل واحدهای ابی cascade استفاده شده است.

فهرست مطالب طرح پژوهشی

فصل 1: مقدمه 1

1-1- مقدمه 2

1-2- اهمیت موضوع 3

1-3- اهداف تحقیق 4

1-4- ساختار گزارش رساله 7

فصل 2: مروری بر منابع 9

2-1- مقدمه 10

2-2- انواع روش های بهینهسازی در حل مساله STHTC 12

2-3- مدلسازی کامل و دقیق مساله هماهنگی واحدها و قیود ان 18

2-4- حل مساله هماهنگی کوتاه مدت واحدها با در نظر گرفتن قیود امنیت 23

2-5- توابع هدف مختلف بکار رفته در حل مساله SCUC  و تسویه بازار 26

2-6- حل مساله هماهنگی کوتاهمدت واحدها در فضای قطعی و تصادفی 30

2-7- جمعبندی 33

فصل 3: فرمولبندی MILP قیود واحدهای حرارتی و ابی 37

3-1- مقدمه 38

3-2- فرمول بندی قیود نیروگاه های حرارتی در قالب MILP 39

3-2-2- قید مناطق ممنوعه عملیاتی (POZ) منظور شده در تابع هزینه توان تولیدی 41

3-2-3- اثر بارگذاری شیرهای بخار در تابع هزینه توان تولیدی 44

3-2-4- تابع هزینه راه اندازی متغیر با زمان واحدها 46

3-2-5- قید محدودیت توان تولیدی واحدها و نرخ تغییر توان واحدها 49

3-2-6- قیود حداقل زمان روشن و خاموش ماندن واحد ها 53

3-2-7- قیود مربوط به خدمات ذخیره 56

3-2-8- محدودیت تامین سوخت و الودگی تولیدی واحدها 56

3-2-9- قید تعداد خدمه و خروج واحدها به دلیل تعمیرات 59

3-3- فرمولبندی قیود نیروگاههای ابی در قالب MILP 59

3-3-1- حجم اب اولیه و نهایی مخازن 60

3-3-2- مدلسازی منحنی کارایی سه بعدی واحدهای ابی 60

3-3-2-1 روابط انتخاب منحنی کارایی بر حسب حجم (ارتفاع) اب 63

3-3-2-2 روابط خطی بین توان تولیدی و اب تخلیه شده 64

3-3-3- قید میزان تخلیه و سرریز اب مخازن 67

3-3-4- تزویج هیدرولیکی میان مخازن 68

3-3-5- خدمات ذخیره 69

3-4- جمعبندی 70

فصل 4: ملاحظات امنیتی در مساله هماهنگی کوتاهمدت واحدهای ابی- حرارتی 71

4-1- مقدمه 72

4-2- تعریف مساله SCUC 74

4-3- فرمولبندی برنامه ریزی امنیت – مقید مشارکت واحدها 76

4-3-1- تابع هدف 76

4-3-2- قیود مساله 78

4-3-3-1 قیود واحدهای حرارتی و ابی 78

4-3-3-2 قیود شبکه قدرت 82

4-4- حل مساله SCHTC با روش تجزیه بندرز 85

4-4-1- معرفی شمای کلی الگوریتم 85

4-4-2- روش پیشنهادی برای حل مساله 88

4-5- جمعبندی 96

فصل 5: عدم قطعیت در مساله هماهنگی کوتاه مدت واحدهای ابی- حرارتی 98

5-1- مقدمه 99

5-2- مدل بازار برق 99

5-3- تیوری و اصول روش برنامهریزی تصادفی پیشنهاد شده 101

5-4- فرمول بندی روش پیشنهادشده 103

5-4-1- تابع هدف 103

5-4-2- قیدهای مرحله اول 105

5-4-3- قیدهای مرحله دوم 108

5-5- روش حل مدل پیشنهادشده برای مساله SCUC تصادفی 109

5-5-1- مدل کردن عدم قطعیت 110

5-5-2- تولید سناریوها 113

5-5-3- کاهش سناریوها 115

5-6- جمع بندی 117

فصل 6: شبیه سازی و ارایه نتایج 118

6-1- مقدمه 119

6-2- سیستم 118 شینه استاندارد IEEE 119

6-3- نتایج شبیهسازی هماهنگی کوتاهمدت واحدهای ابی و حرارتی در فضای قطعیت 121

6-4- نتایج شبیهسازی هماهنگی کوتاهمدت واحدهای ابی و حرارتی با در نظر گرفتن قیود امنیت            AC شبکه 134

6-5- نتایج شبیهسازی مساله هماهنگی کوتاهمدت واحدهای ابی و حرارتی در فضای تصادفی 140

6-6- جمع بندی 149

فصل 7: جمع بندی و پیشنهادها 150

7-1- نتیجهگیری 151

7-2- نواوریها 156

7-3- ارایه پیشنهادها 157

پیوست ها 167

نمایش کامل متن

کلیدواژه ها:

هماهنگی کوتاه مدت واحدهای ابی- حرارتی ، برنامه ریزی امنیت-مقید مشارکت واحدها (SCUC) ، روش تجزیه بندرز ، برنامه ریزی تصادفی ، برنامه ریزی خطی امیخته اعداد صحیح (MILP)

مراجع و منابع این طرح پژوهشی:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این طرح پژوهشی را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود طرح پژوهشی لینک شده اند :
  • م پروانیا و م. فتوحی فیروز آباد،”تخصیص ذخیره بهره‌برداری به ...
  • ج آقایی و ح. ع. شایانفر،”برنامه‌ریزی تصادفی بازارهای هم‌زمان انرژی ...
  • A.J.Wood, B.F.Wollenberg, Power Generation Operation and Control, 2nd ed., John ...
  • I. A. Farhat and M. E. El-Hawary, “Optimization methods applied ...
  • C. Li, R. B. Johnson, and A. J. Svoboda, “A ...
  • J. M. Arroyo and A. J. Conejo, “Optimal response of ...
  • J. M. Arroyo and A. J. Conejo, “Multi period auction ...
  • M. Carrion and J. M. Arroyo, “A computationally efficient mixed-integer ...
  • C. K. Pang, G. B. Sheble, and F. Albu, “Evaluation ...
  • M. Shahidehpour, H. Yamin, and Z. Li, Market Operations in ...
  • “Energy Information Administration,” Website: [Online].Available: http: //www.eia.doe.gov/ fuelelectric.html ...
  • N. Amjady and M. Reza Ansari, “ Hydrothermal unit commitment ...
  • M.E. El-Hawary and G.S. Christensen, “Optimal Economic Operation of ElectricPower ...
  • A. Ott, VP, Private Communication. Norristown, PA, PJM, Jul. 2008. ...
  • PJM Scheduling Software Saves Customers Millions, Entrepreneur, 2004. [Online]. Available: ...
  • I. A. Farhat and M. E. El-Hawary, “Optimization methods applied ...
  • J.A. Momoh, M.E. El-Hawary and R. Adapa, “A review of ...
  • H. Yan, P.B. Luh and L. Zhang, “Scheduling of hydrothermal ...
  • H. Habibollahzadeh and J.A. Bubenko, “Application of decomposition techniques to ...
  • G. Chang, M. Aganagic, J.Waight, J. Medina, T. Burton, S. ...
  • I. Erkmen and B. Karatas, “Short-term hydrothermal coordination by using ...
  • K.A. Clements, P.W. Davis and K.D. Frey, “An interior point ...
  • M. Basu, “Hopfield neural networks for optimal scheduling of fixed ...
  • S. K. Tong and S. M. Shahidehpour, “Hydro thermal unit ...
  • S. Orero and M. Irving, “A genetic algorithm modelling framework ...
  • S. Kirkpatrick, C.D. Gelatt Jr. and M.P. Vecchi, “Optimization by ...
  • M.R. AlRashidi and M.E. El-Hawary, “A survey of particle swarm ...
  • L. L. Garver, “Power generation scheduling by integer programming—Development and ...
  • Z. Yu, F.T. Sparrow, B. Bowen, F.J. Smardo, “On convexity ...
  • O. Nilsson and D. Sjelvgren, “Mixed-Integer Programming Applied to Short-Term ...
  • Z.Wang, G.Y. He, X. Chen and S. Zhou, “A novel ...
  • B. F. Hobbs, W. R. Stewart, R. E. Bixby,M. H. ...
  • T. Li and M. Shahidehpour, “Price-based unit commitment: A case ...
  • B. F. Hobbs, M. H. Rothkopf, R. P. O’Neill, and ...
  • G. Morales-Espana, J. M. Latorre, and A. Ramos, “Tight and ...
  • T. Koch, T. Achterberg, E. Andersen, O. Bastert, T. Berthold, ...
  • M. Carrión and J. M. Arroyo, “A computationally efficient mixed-integer ...
  • Elen 4[J. Ostrowski, M. F. Anjos, and A. Vannelli, “Tight ...
  • G. Morales-Espana, J. M. Latorre, and A. Ramos, “Tight and ...
  • Dantzig and P.Wolfe, “Decomposition principle for linear programs,” Operations Research, ...
  • Benders J. F., “Partitioning Methods for Solving Mixed Variables Programming ...
  • Y. Fu, M. Shahidehpour, and Z. Li, “Security-constrained unit commitment ...
  • Y. Fu, and M. Shahidehpour, “Fast SCUC for Large-Scale Power ...
  • S. Soares and T. Ohishi, “Hydro-dominated short-term hydrothermal scheduling via ...
  • G. Xiaohong, N. Ernan, L. Renhou, and P. B. Luh, ...
  • M.M. Ahmed, M.R.A. Ghani and I. Hassan, “Optimizing hydrothermal coordination ...
  • P.E. Onate and J.M. Ramirez, “Optimal operation of hydrothermal systems ...
  • K.P.Wong and Y.W.Wong, “Short-term hydrothermal scheduling part. I. Simulated annealing ...
  • R. Naresh and J. Sharma, “Two-phase neural network based solution ...
  • N.J.O. Palacio, K.C. Almeida, H.H. Zurn, “Short term hydrothermal scheduling ...
  • J. D. Guy, “Security constrained unit commitment,” IEEE Trans. Power ...
  • J. J. Shaw, “A direct method for security-constrained unit commitment,” ...
  • T. Alvey, D. Goodwin, X. Ma,D. Streiffert, and D. Sun, ...
  • A. I. Cohen, V. Brandwajn, and S.-K. Chang, “Security constrained ...
  • H. Ma and S. M. Shahidehpour, “Unit commitment with transmission ...
  • M. Madrigal and V. H. Quintana, “A security-constrained energy and ...
  • H. Ma and M. Shahidehpour, “Transmission Constrained Unit Commitment Based ...
  • H. Ma and M. Shahidehpour, “Unit Commitment with Transmission Security ...
  • Y. Fu, M. Shahidehpour, and Z. Li, “AC Contingency Dispatch ...
  • O. Alsac and B. Stott, “Optimal Power Flow with Steady-State ...
  • P. N. Biskas and A. G. Bakirtzis, “Decentralized security constrained ...
  • F. Milano, “Pricing System Security in Electricity Market Models with ...
  • X. Guan, S. Guo and Q. Zhai, ...
  • Yong Fu, Zuyi Li, and Lei Wu, “Modeling and Solution ...
  • A.L. Diniz, T.N. Santos and M.E.P. Maceira, “Short term security ...
  • W. Sifuentes and A. Vargas, “Short-term hydrothermal coordination considering an ...
  • W.S. Sifuentes and A. Vargas, “Hydrothermal scheduling using benders decomposition: ...
  • Aganagic, M., Abdul-Rahman, K.H. and Waight, J.G., "Spot Pricing of ...
  • O'Sullivan, J.W. and O'Malley M.J., "A New Methodology for the ...
  • Wu T, Rothleder M, Alaywan Z, and Papalexopoulos AD, "Pricing ...
  • Arroyo, J.M., and Galina, F.D., “Energy and Reserve Pricing in ...
  • P. Carpentier, G. Cohen, J. C. Culioli, and A. Renaud, ...
  • S. Takriti, J. R. Birge, and E. Long, “A stochastic ...
  • Bouffard, F. Galina, F.D, and Conejo, A.J., "Market-clearing with stochastic ...
  • Bouffard, F. Galina, F.D, and Conejo, A.J., “Market-clearing with stochastic ...
  • Lei Wu, M. Shahidehpour and T. Li, “Stochastic security-constrained unit ...
  • Lei Wu, M. Shahidehpour and T. Li, “Cost of Reliability ...
  • M.Bozorg, E.Hajipour and S.H.Hosseini, “Interruptible load contracts implementation in stochastic ...
  • E. Ni and P.B. Luh, “Optimal integrated bidding and hydrothermal ...
  • S.P. Umayal and N. Kamaraj, “Stochastic Multi Objective Short Term ...
  • J.S. Dhillon, S.C. Parti and D.P. Kothari, “Fuzzy decision-making in ...
  • M. Carrión, A. B. Philpott, A. J. Conejo, J. M. ...
  • S. Pineda, A. J. Conejo, M. Carrión, “Impact of Unit ...
  • R. E. Rosenthal, GAMS: A User’s Guide. Washington, D.C.: GAMS ...
  • D. Chattopadhyay, “Application of general algebraic modeling system to power ...
  • J. M. Crespo, J. Usaola, and J. L. Fernandez, “Security-constrained ...
  • C. Wang and S.M. Shahidehpour, “Ramp-rate limits in unit commitment ...
  • A. Viswanath, L. Goel and W. Peng, “Mixed integer programming ...
  • S. Bisanovic, M. Hajro, and M. Dlakic, “Hydrothermal self-scheduling problem ...
  • T. Li, and M. Shahidehpour, “Dynamic ramping in unit commitment,” ...
  • V. Vahidinasab and, S. Jadid, “Stochastic multiobjective self-scheduling of a ...
  • A. J. Conejo, J. M. Arroyo, J. Contreras, and F. ...
  • Q. Zhai, X. Guan and J. Yang, "Fast unit commitment ...
  • R. A. Ponrajah and F. D. Galiana, “Systems to optimize ...
  • E. C. Finardi and E. L. da Silva, “Solving the ...
  • C. Li, E. Hsu, A. J. Svoboda, C. Tseng, and ...
  • O. Nilsson and D. Sjelvgren, “Variable splitting applied to modelling ...
  • E. Ni, X. Guan, and R. Li, “Scheduling hydrothermal power ...
  • F. J. Heredia and N. Nabona, “Optimum short-term hydrothermal schedulingwith ...
  • R. Billinton and R. N. Allan, Reliability Evaluation of Power ...
  • O. Nilsson and D. Sjelvgren, “Hydro unit start-up costs and ...
  • F. Aminifar, M. Fotuhi-Firuzabad, and M. Shahidehpour, “Unit commitment with ...
  • H. Pinto, F. Magnago, S. Brignone, O. Alsac, et al., ...
  • M. Shahidehpour, W. F. Tinney, and Y. Fu, “ Impact ...
  • J. M. Morales, A. J. Conejo, J. Perez-Ruiz, “Economic ...
  • M. Parvania, M. FotuhiFiruzabad, “Demand response scheduling by stochastic SCUC”, ...
  • J. R. Birge, and F. Louveaux, Introduction to Stochastic Programming, ...
  • R. Billinton and R. N. Allan, Reliability Evaluation of Power ...
  • Michalewicz, Z., Genetic algorithm + data structure = evalution program, ...
  • Damousis, I. G. , Bakirtzis, A. G., and Dokopolous, P. ...
  • R. Billinton, andW. Li, Reliability Assessment of Electric Power Systems ...
  • J. Dupačová, N. Gröwe-Kuska, and W. Römisch, “Scenario reduction in ...
  • R. Henrion, C. Küchler, and W. Römisch, “Scenario reduction in ...
  • R. Henrion, C. Küchler, and W. Römisch, “Discrepancy distances and ...
  • H. Heitsch, and W. Römisch, “Scenario Reduction Algorithms in Stochastic ...
  • Generalized Algebraic Modeling Systems (GAMS), [Online] Available: http://www.gams.com. ...
  • [Online]. Available: http://motor.ece.iit.edu/data. ...
  • M. Karami, H.A. Shayanfar, J. Aghaei and A. Ahmadi , ...
  • M. Karami, H.A. Shayanfar, J. Aghaei and A. Ahmadi , ...
  • J. Aghaei , M. Karami, K. M. Muttaqi, H.A. Shayanfar ...
  • نمایش کامل مراجع