تعیین ظرفیت بهینه منابع موجود در ریزشبکه با هدف بهبود شاخص های قابلیت اطمینان با استفاده از روش مونت کارلو

امروزه علاقه بسیاری جهت مدیریت و برنامه ریزی سیستم های انرژی به وجود آمده که هدفشان حداقل نمودن هزینه تولید، کاهش قیمت برق مصرفی برای مصرف کنندگان و استفاده بهتر از منابع تجدیدپذیر انرژی در شبکه های قدرت است. ریزشبکه ها، شبکه های توزیع فعال ولتاژ پایین و یا ولتاژ متوسطی هستند که از مجموعه ای متشکل از بارها، منابع تولید پراکنده و ادوات کنترلی تشکیل شده اند. به دلیل استقلال در بهره برداری، این شبکه ها می توانند از شبکه اصلی جدا شده و به صورت جزیره ای بهره برداری شوند در این راستا استفاده از منابع انرژی جایگزین نظیر منابع بادی، خورشیدی، آبی به دلیل نیاز به افزایش قابلیت اطمینان، کیفیت توان بهتر، انعطاف پذیری بیشتر، قیمت برق پایینتر و اثرات زیست محیطی کمتر افزایش یافته است. در ضمن، به دلیل نفوذپذیری بالای منابع پراکنده در شبکه، چالشهای جدیدی در رابطه با عملکرد ایمن و موثر آنها درشبکه به وجود آمده است که این چالش ها را می توان تا حدی با بکارگری ریزشبکه ها شامل مجموعه ای از DGها، بارهای الکتریکی و منابع تولید متصل به یکدیگر و نیز شبکه توزیع هستند، برطرف نمود. استفاده از سیستم فتوواتائیک و توربین بادی در کنار دیزل ژنراتور می تواند علاوه بر تامین برق پایدار، هزینه های بهره برداری سیستم را کاهش دهد. در این مقاله مسئله تعیین ظرفیت بهینه منابع موجود در یک ریزشبکه مستقل مورد مطالعه قرار داده شد. طراحی اولیه ی ریزشبکه اه باید به نحوی باشد که در هنگام بهره برداری در حالت مستقل از شبکه اصلی، تعادل میان تولید و مصرف توان برقرار باشد. استانداردهای کنونی اجازه ی بهره برداری ریزشبکه ها در حالت مستقل از شبکه ی اصلی را نمی دهند دراین مطالعه سعی گردید در ابتدا راهکاری مبتنی بر الگوریتم ژنتیک برای سطح توان خروجی مزرعه بادی و سیستم فتوولتاییک پیشنهاد گردد. در گام بعد، آرایش تولید واحدها برای یک ریزشبکه دور از شبکه سراسری مورد بررسی قرار گرفته و ساختار بهینه برای بهره برداری از سیستم تعین گردید. حضور منابع تجدیدپذیر انرژی شامل واحد بادی و خورشیدی در سیستم موجب کاهش هزینه های بهره برداری از سیستم شده و وابستگی به سوخت های فسیلی و واحدهای دیزلی را کاهش می دهند. ظرفیت بهینه انتخخابی برای واحدهای تجدیدپذیر و ذخیره ساز انرژی رابطه مستقیمی با میزان سرمایه اولیه برای نصب تجهیزات دارد و افزایش میزان سرمایه دردسترس موجب افزایش ظرفیت قابل نصب در سیستم خواهد شد به عبارت دیگر تعداد توربین های بادی، واحدهای فتوولتائیک و ذخیره سازهای انرژی با ظرفیت مشخص، با هدف کاهش هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری و همچنین بهبود شاخص های قابلیت اطمینان پرداخته شده است. بدین منظور سه شاخص SAIFI، ELF و SAIDI به عنوان شاخص های قابلیت اطمینان در قیود نسئله تعیین ظرفیت بهینه منابع ریزشبکه لحاظ گردید. از این رو ظرفیت منابع و ذخیره کننده های انرژی با بهینه سازی استراتژی عملکرد آنها در طول عمر ریزشبکه بگونه ای تعیین می گردد تا سودآوری پروژه با معیار ارزش خالص فعلی بیشینه گردد تابع هدف ارائه شده که شامل هزینه ها و درآمدها است به کمک الگوریتم بهینه شد. برنامه نویسی درجه دو برای کمینه کردن هزینه ها در استراتژی عملکرد ریزشبکه و برای تعیین ظرفیت بهینه منابع بکار رفته الگوریتم ژنتیک است. این الگوریتم باعث افزایش سرعت و دقت محاسبات شده و چون تعداد مجهولات در هر مرحله کاهش یافته، پاسخ بهینه عمومی محتمل تر است. روش پیشنهادی در محیط نرم افزار MATLAB شبیه سازی شده و اثر تغییر قابلیت اطمینان و میزان دسترسی به انرژی های تجدیدپذیر بر نوع و ظرفیت منابع بررسی گردید. همچنین در روش ارائه شده عدم قطعیت مربوط به میزان تولید توان توربین های بادی، سلول خورشیدی و همچنین میزان بار شبکه در طول دوره برنامه ریزی با استفاده از روش مونت کارلو در نظر گرفته شد.

کلیدواژه ها:

منابع تجدیدپذیری انرژی ، ریزشبکه های توزیع فعال ، منابع تولید پراکنده ، ظرفیت بهینه ، الگوریتم ژنتیک ، عدم قطعیت ، توربین های بادی