مقایسه روش های مونت کارلو و ARIMA در مدل سازی عدم قطعیت و بهره برداری بهینه هاب انرژی چندحامله

افزایش استفاده از منابع تولید پراکنده و تجدیدپذیر در کنار ماهیت تصادفی تولید آنها، بهره برداری اقتصادی از هاب های انرژی چندحامله را با چالش عدم قطعیت مواجه کرده است. در این پژوهش، یک چارچوب بهره برداری بهینه برای هاب انرژی متصل به بازارهای برق، گاز طبیعی و حرارت ارائه می شود که در آن عدم قطعیت سرعت باد، تابش خورشیدی و قیمت بازار برق در قالب یک مسئله بهینه سازی تصادفی مدل سازی شده است. برای تولید سناریوهای عدم قطعیت، دو رویکرد مونت کارلو و روش مبتنی بر مدل سری زمانی ARIMA مورد استفاده قرار گرفته و به منظور کاهش بار محاسباتی، سناریوهای تولیدشده با استفاده از روش فاصله کانتروویچ کاهش داده شده اند. ساختار هاب شامل واحد تولید همزمان برق و حرارت، توربین بادی، سامانه فتوولتائیک، ذخیره ساز الکتریکی و حرارتی، ذخیره ساز انرژی هوای فشرده، بویلر، پمپ حرارتی و ترانسفورماتور است و همچنین قابلیت مشارکت در برنامه پاسخگویی بار در نظر گرفته شده است. مدل بهره برداری به صورت یک مسئله برنامه ریزی خطی عدد صحیح مختلط (MILP) فرموله و در محیط GAMS با استفاده از حل کننده CPLEX حل شده است. داده های سرعت باد، تابش خورشیدی و قیمت بازار برق مربوط به منطقه Varsinais-Suomi فنلاند برای دو روز نمونه در فصل زمستان و تابستان مورد استفاده قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد که استفاده از ARIMA در مقایسه با روش مونت کارلو، بازنمایی مناسب تری از رفتار زمانی پارامترهای نامطمئن ایجاد کرده و این تفاوت به تغییر در تصمیم های بهره برداری هاب، میزان فروش انرژی و نحوه استفاده از ذخیره ساز الکتریکی منجر می شود. همچنین، هزینه بهره برداری حاصل از سناریوهای مبتنی بر ARIMA نسبت به مونت کارلو در روز زمستانی بیش از ۱۶ درصد و در روز تابستانی بیش از ۲۳ درصد کاهش یافته است. نتایج بیانگر اهمیت انتخاب روش مناسب تولید سناریو در بهبود تصمیم های بهره برداری هاب انرژی تحت شرایط عدم قطعیت است.

کلیدواژه ها:

هاب انرژی ، عدم قطعیت ، مونت کارلو ، ARIMA ، تولید سناریو ، کاهش سناریو ، فاصله کانتروویچ ، ذخیره ساز انرژی.