طراحی و پیاده سازی سیستم مدیریت انرژی هوشمند برای شبکه های ریزشبکه با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی چندهدفه

با افزایش توجه به منابع تجدیدپذیر انرژی و ساختارهای غیرمتمرکز تولید برق، ریزشبکه ها به عنوان راهکاری موثر برای ادغام این منابع در سیستم های قدرت مطرح شده اند. مدیریت بهینه انرژی در ریزشبکه ها به دلیل ماهیت متغیر منابع تجدیدپذیر، تقاضای متغیر مصرف کنندگان و اهداف متعارض اقتصادی، زیست محیطی و فنی، به چالشی پیچیده تبدیل شده است. این مقاله یک سیستم مدیریت انرژی هوشمند مبتنی بر الگوریتم های بهینه سازی چندهدفه برای ریزشبکه ها ارائه می دهد. سیستم پیشنهادی، MOSEMS، شامل چهار ماژول اصلی است: (۱) پیش بینی تولید و مصرف با استفاده از شبکه عصبی عمیق، (۲) بهینه سازی چندهدفه مبتنی بر الگوریتم NSGA-III بهبود یافته، (۳) سیستم تصمیم گیری فازی برای انتخاب راه حل نهایی از مجموعه پارتو، و (۴) سیستم کنترل توزیع شده برای اجرای تصمیمات. معماری سیستم به صورت سلسله مراتبی طراحی شده است که انعطاف پذیری و مقیاس پذیری را تضمین می کند. الگوریتم بهینه سازی چندهدفه پیشنهادی، سه تابع هدف هزینه عملیاتی، انتشار آلاینده ها و قابلیت اطمینان را به طور همزمان بهینه می کند. برای ارزیابی سیستم پیشنهادی، شبیه سازی های گسترده ای بر روی یک ریزشبکه نمونه متشکل از توربین بادی، پنل های خورشیدی، ژنراتورهای دیزلی، سیستم ذخیره سازی باتری و بارهای قابل کنترل انجام شده است. نتایج نشان می دهد که MOSEMS در مقایسه با روش های مرسوم، هزینه های عملیاتی را ۱۵.۷٪، انتشار آلاینده ها را ۲۳.۴٪ کاهش داده و قابلیت اطمینان را ۱۸.۹٪ بهبود بخشیده است. همچنین، سیستم پیشنهادی در مقابل عدم قطعیت های تولید انرژی تجدیدپذیر و تغییرات بار، انعطاف پذیری بالایی نشان داده و در زمان واقعی قابل اجرا است. پیاده سازی آزمایشی این سیستم در یک ریزشبکه آزمایشگاهی، کارآمدی و قابلیت اجرایی آن را در شرایط واقعی تایید کرده است.

کلیدواژه ها:

ریزشبکه ، مدیریت انرژی هوشمند ، بهینه سازی چندهدفه ، NSGA-III ، سیستم تصمیم گیری فازی ، منابع انرژی تجدیدپذیر ، ذخیره سازی انرژی ، پاسخگویی بار