نوید رضایی

در کنترل سلسله مراتبی یک ریزشبکه ی مستقل، باالترین سطح کنترل توسط سیستم مدیریت انرژی فراهم میگردد. در این پژوهش، برای ریزشبکه ی خودگردان مقیاس بزرگ یک سیستم مدیریت انرژی طرح ریزی و اعتبارسنجی میشود که قادر است یک روز قبل از زمان واقعی بهرهبرداری، زمانبندی منابع و تعیین قیمت انرژی الکتریکی برای هر شین را با درنظر گرفتن عدم قطعیت در توان خروجی نیروگاههای بادی و خورشیدی، پایداری ولتاژ، نیازمندیهای توان راکتیو، نامتعادلیهای مربوط به بار و ساختار ریزشبکه، و محدودیت آالیندگی محیط زیست انجام دهد . به منظور قیمتگذاری راهبردی به صورت منطقی و توجیهپذیر، چهارچوبی نظری بر اساس تعیین ارزش واقعی انرژی الکتریکی بنا نهاده میگردد و از مدل اصالحشدهی پاسخگویی بار به قیمت استفاده میشود. مدلسازی به شکلگیری یک چهارچوب بهینه سازی با متغیرهای تصادفی میانجامد که حل مسالهی غیرخطی ترکیبی با متغیرهای صحیح را ایجاب میکند . به منظور کاهش هزینهی محاسبات، دو فرآیند اساسی روی مدل اولیه انجام میشود. نخست، تمام معادالت به کمک روشهای ایستا و پویا خطیسازی میشوند؛ دوم ، مسالهی پایه به دو قالب بهینهسازی متوالی تجزیه میگردد. ابتدا مسالهی مشارکت واحدها برای مدل تکشین ریزشبکه حل میشود. سپس با استفاده از نتایج بهدست آمده، مسالهی پخش بار بهینه در حالت سهف از نامتعادل به تفکیک برای تمام دورههای زمانی حل میشود. با اضافه کردن مدیریت پاسخگویی بار، قیمتگذاری به حالت دوگانه برای سمت عرضه و تقاضا تبدیل میشود و مسالهی پخش بار بهینه به نوبهی خود به دو مرحله تجزیه میشود. برای این حالت یک معیار تسویه ی نهایی طراحی میگردد ؛ چنان که شاخص ارزیابی طرح در حد قابل قبول تنظیم گردد. مدل خطی ایجاد شده در محیط نرمافزار GAMS برای سیستم آزمون اصالح شدهی 47/12 کیلوولتی CIGRE پیادهسازی و حل میشود. نتایج شبیهسازی نشان میدهد که بدون پاسخگویی بار، با وجود افزایش 05/3 درصدی در هزینهی بهرهبرداری و 21/1 درصدی در پرداختی مصرفکنندگان جهت احتساب نامتعادلی و قیود پایداری ولتاژ، مازاد مبادله به عنوان شاخص ارزیابی قیمتگذاری ناچیز است. همچنین، تلفات کل و نرخ عدم تعادل ولتاژ خط بهترتیب حداقل 06/2 و 53/10 درصد بهبود مییابند. با اضافه کردن مدیریت پاسخگویی بار، ضریب بار برای دو راهبرد »زمان مصرف« و »قیمتگذاری بههنگام« بهترتیب به میزان 62/3 و 25/9 درصد اصالح میشود. همچنین تحت حاشیه ی اطمینان مطلوب برای شاخص های پایداری ولتاژ، با تغییر ضرایب کشسانی در محدودهی 20 درصدی و افزایش بار تا یک درصد، تلفات کل بهترتیب حداقل 02/1 و 08/1 درصد و نرخ عدم تعادل ولتاژ خط بهترتیب حداقل 03/10 و 14/7 درصد کاهش مییابند.

رشد فزاینده وقوع حوادث طبیعی و حملات فیزیکی-سایبری با اثرات به شدت مخربی که برای سیستمهای قدرت به همراه دارند موجب شده است تا توسعه استراتژیهای تقویت تاب آوری به یکی از چالشهای اصلی پژوهشگران تبدیل شود. ازاینرو در این رساله یک استراتژی تقویت تاب آوری شبکه های توزیع فعال مبتنی بر پتانسیل ریزشبکه های چندگانه در دو لایه اقدامات پیشگیرانه و اقدامات اصلاحی در چارچوب مدیریت انرژی متمرکز سلسله مراتبی ارائه شده است. لایه اقدامات پیشگیرانه مبتنی بر انعقاد قراردادهای دوجانبه ارائه خدمات خروج از خاموشی بین مالک ریزشبکه-های چندگانه و بهره بردار شبکه توزیع فعال و همچنین انعقاد قراردادهای پاسخگویی بار بین مالک ریزشبکه های چندگانه و بارهای پاسخگوی میباشد. لایه اقدامات اصلاحی مبتنی بر جزیرهسازی ریزشبکهها در زمان وقوع حادثه، فراخوانی بارهای پاسخگو و سپس برنامهریزی عملیاتی اقتصادی-تابآور شبکه توزیع فعال پس از حادثه میباشد. در این راستا، جهت مقابله با عدم قطعیتهای ناشی از تولید منابع تجدیدپذیر و مصرف بارهای الکتریکی، رویکردهای بهینهسازی مقاوم مبتنی بر تصمیمگیری شکاف اطلاعاتی ) IGDT ( و بهینهسازی تصادفی سناریو محور در چارچوب بهینه سازی چندهدفه مبتنی بر Metric-PL بکار گرفته شدهاند. درنهایت، مدل توسعه دادهشده با استفاده از حلکننده DICOPT در نرمافزار GAMS حل شده است. کارایی و اثربخشی استراتژی خروج از خاموشی پیشنهادی توسط شاخص درصد بار تامینشده بر روی شبکه توزیع فعال 33 شینِ اصلاحشده IEEE تحت سه مطالعه موردی ارزیابی شده است. در حالت اول، شبکه توزیع فعال بدون در نظر گرفتن هرگونه استراتژی خروج از خاموشی برنامهریزی میشود. در حالتهای دوم و سوم شبکه توزیع فعال تحت استراتژی خروج از خاموشی پیشنهادی به ترتیب بدون و با در نظرگرفتن برنامه های پاسخگویی بار برنامهریزی میشود. به کارگیری استراتژی خروج از خاموشی پیشنهادی تحت رویکرد بهینه- سازی قطعی منجر به بهبود 88 % و 33 % شاخص تابآوری سیستم توزیع در حالتهای دوم و سوم موردمطالعه نسبت به حالت اول شده است. علاوه بر این، در همین شرایط بهکارگیری استراتژی خروج از خاموشی پیشنهادی تحت رویکرد بهینه سازی مقاوم منجر به رشد 67 % و 73 % درصد بار تامینشده سیستم توزیع در حالتهای دوم و سوم نسبت به حالت اول شده است. همچنین، در رویکرد بهینهسازی تصادفی، سیستم توزیع در حالتهای دوم و سوم موردمطالعه رشد 84 % و 33 % شاخص تابآوری را نسبت به حالت اول تجربه کرده است. روند صعودی تغییرات شاخص تابآوری سیستم توزیع در هر سه رویکرد برنامهریزی قطعی، مقاوم و تصادفی تحت حالتهای دوم و سوم موردمطالعه نشاندهنده کارایی استراتژی خروج از خاموشی پیشنهادی در بازیابی بارهای ازدسترفته سیستم توزیع میباشد. همچنین نتایج بهدست آمده بهخوبی تاثیر در نظر گرفتن عدم قطعیتهای سیستم را بر شاخص تابآوری نشان میدهد که موید اهمیت بهکارگیری رویکردهای بهینهسازی مقاوم در برنامهریزی عملیاتی شبکههای توزیع فعال در شرایط اضطراری ناشی از وقوع حوادث HILP میباشد.

تولید انرژیهای تجدیدپذیر به عنوان یک رویکرد مهم برای حل مشکلات انرژی و محیط زیست در آینده در نظر گرفته میشود. ریزشبکهها یک راهحل مناسب برای استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر است. ریزشبکه ادغام شده با انواع مختلف منابع تولیدپراکنده میتواند بهرهوری انرژی را بهبود بخشد و اثرات منفی از جمله تلفات، کاهش قابلیت اطمینان و ... را بر شبکه برق کاهش دهد. ریزشبکه ممکن است در حالت متصل به شبکه یا جزیرهای و با استراتژی های کاملاً متفاوتی مورد بهره برداری قرار گیرند. گاهی اوقات به دلیل رخدادها و پیشامدهای که در شبکه برق ایجاد میشود، احتمال جزیرهای شدن ریزشبکه وجود دارد. روشهای موثر تشخیص جزیرهای برای اجرای بهرهبرداری بهینه ریزشبکه ضروری هستند. در این پایاننامه، دو روش مهم شناسایی جزیرهای شدن ریزشبکه مورد بررسی و تحلیل قرار میگیرد. این دو روش عبارت هستند از روشهای اکتیو و روش پسیو که به منظور تشخیص جزیرهای شدن ریزشبکه حاول PVمورد تحلیل قرار میگیرد. روشهای تشخیص جزیره ای نیز طبقه بندی میشوند.که در این پایان نامه به طور کامل تشریح می- گیردند. هدف این پایان نامه بهبود شاخصهای اساسی شبکه از جمله ناحیه غیرقابل تشخیص، زمان تشخیص و بهبود کیفیت توان است.

طی چند دهه اخیر تغییرات اقلیمی و حوادث طبیعی (سیل، طوفان، زلزله و ...) بطور نمایی در سطح جهان در حال افزایش است. این حوادث به‌عنوان رخدادهای با احتمال کم و اثرگذاری بالا شناخته میشوند. به‌صورتی که این حوادث طبیعی و حتی گاهاً حملات سایبری باعث بروز خاموشی‌های گسترده در سیستم‌های قدرت و قطع برق حتی برای چند میلیون نفر می‌شود که ترمیم آن می‌تواند ماه‌ها به طول انجامد و خسارات مالی سنگینی تحمیل کند. بروز این مشکلات منجر به پدید آمدن مفهوم تاب‌آوری در سیستم شده است که به چالش‌ها و راه حل‌هایی برای مقاومت، بازیابی و سازگاری با فجایع طبیعی و سایبری می‌پردازد. بنابراین ایجاد زیرساختی تاب‌آور که توانایی تحمل وقایع با احتمال کم و تاثیر بالا را داشته باشد ضروری است. از جمله اساسی‌ترین اقدامات جهت افزایش تاب‌آوری سیستم‌های قدرت، استفاده از سیستم‌های توزیع فعال و بکارگیری تکنولوژی‌های جدید مثل شبکه‌های هوشمند، ریزشبکه‌ها است تا سیستم را از طریق برنامه‌ریزی و بهره برداری در قبل، در حین و بعد از فاجعه تاب‌آوری را به‌طور قابل‌توجهی بهبود بخشد. روش‌های متنوعی برای افزایش تاب‌آوری شبکه در برابر حوادث جوّی طبیعی به‌کار گرفته شده‌است که تمرکز آن‌ها بر راهبردهای اصلاحی یا بازیابی در حین و بعد از حادثه است بدون آن‌که سیستم را برای خرابی‌های بالقوه آماده کنند. روش پیش‌گیرانه فعال با توجه به جهت حرکت حادثه در سیستم قدرت و همچنین خرابی‌های احتمالی المان‌های سیستم قدرت، با اتخاذ تصمیماتی توزیع تولیدات بین ژنراتورها را در حین حادثه تعیین می‌کند. تصمیمات برای توزیع تولیدات بین ژنراتورها در حین حادثه نیازمند سرعت بالا می‌باشد تا از وقوع خرابی‌های آبشاری و خاموشی‌ها جلوگیری شود. در این پژوهش از زنجیره مارکوف برای تصمیم‌گیری و تنظیم تولیدات ژنراتورها استفاده شده است. اگرچه این روش می‌تواند از قطع‌بار تا حد قابل‌توجهی جلوگیری کند ولی قادر به جلوگیری از قطع بار‌ کامل نیست. به‌همین منظور از سیستم‌های ذخایر انرژی سیار نیز در این پژوهش استفاده شده است که ترکیب این دو روش می‌تواند تا‌‌ب‌آوری سیستم را افزایش دهد. برای حل مسئله بهینه‌سازی و انتخاب حالت بهینه سیستم در هر زمان نرم‌افزار GAMS به‌کار گرفته شده ‌است. برای صحت کارکرد روش‌‌ ارائه‌شده نیز سیستم 30 شینه IEEE مورد استفاده قرار گرفته‌ است. نتایج به‌خوبی موثربودن روش ارائه‌شده برای بهبود سطح تاب‌آوری سیستم را در حین حادثه نشان می‌دهند.

این پایان نامه یک مدل تسویه بازار سیستم توزیع در حضور ریزشبکه ها را پیشنهاد میکند. در شبکه های توزیع شعاعی با توجه به اینکه قابلیت اطمینان به دلیل احتمال وقوع خطا و از دست رفتن بارها پایین است ،٬بنابراین بهره برداری سیستم توزیع در حضور٬ریزشبکه ها٬یک روش موثر می باشد. یکی از روشهای بهره برداری بهینه از سیستم توزیع در حضور٬ریزشبکه ها حالت جزیره ای شدن ٬ ریزشبکهها است. در هنگام خطا در شبکه های توزیع،٬ جزیره ای شدن٬ریزشبکه ها توانایی تامین کردن بارها را به صورت تولیدات محلی را فراهم کرده ،٬ در نتیجه هم قابلیت اطمینان سیستم را باال خواهد برد و هم میتواند در نقش سودآوری شرکت کند. این مسئله توسط بهره بردار سیستم توزیع حل میشود. هنگامی که قطعی خطوط صورت نگرفته باشد،٬رفاه اجتماعی سیستم توزیع که به صورت اختلاف سود بار و هزینه خرید انرژی از شبکه باالدست و همچنین ارزش بار از دست رفته تعریف میشود، به باالترین میزان دست مییابد. سود بار در واقع فروش انرژی حاصل از تولیدات داخلی ریزشبکهها به سایر بارهای سیستم توزیع میباشد. برای افزایش قابلیت اطمینان سیستم، در نظر گرفتن پیشامدهای اتفاقی در هنگام حل مسئله بهره برداری بهینه مهم است. هنگامی که ریزشبکه ها جزیره ای شوند سود کلی بار نسبت به حالتی که قطعی خطوط در نظر گرفته شده است اما ریزشبکه ها جزیره ای نشون د، افزایش می یابد اما سود در این شرایط نسبت به بهره برداری سیستم در حالت نرمال کاهش می یابد. این مدل بهره برداری بهینه از سیستم توزیع برای یک روز ) 24 ساعت( در حضور چهار ریزشبکه در نظر گرفته شده است و عدم قطعیت با کمک روش تصادفی تولید سناریو مدل شده است. هدف این مسئله بیشینه کردن رفاه اجتماعی سیستم توزیع میباشد و با در نظر گرفتن برنامه های پاسخگویی بار روی سیستم ۳۳ شینه استاندارد IEEE اجرا میشود. نتایج شبیه سازی انجام گرفته نشان می دهد که برنامه پاسخگویی بار پیشنهادی در مدل تسویه بازار، سود و رفاه اجتماعی سیستم توزیع را بهبود میبخشد.

وقوع قطع تحریک در منابع تولید انرژی مبتنی بر ژنراتورهای سنکرون و القایی دو سو تغذیه میتواند اثرات مخرب و جبران ناپذیری را بر روی ژنراتورها و سیستم قدرت به همراه داشته باشد. از این رو، در ژنراتورهای سنکرون بطور گستردهای از سیستم حفاظتی مبتنی بر امپدانس استفاده میشود که در کنار مزایای منحصر به فردی که دارد، دارای برخی اشکالات اساسی نظیر زمان عملکرد طولانی و عملکرد کاذب در برخی شرایط میباشد. از طرفی تاکنون برای ژنراتورهای القایی دو سو تغذیه سیستم حفاظتی ویژهای بدین منظور تعریف نشده و از سایر حفاظتهای موجود، در این راستا نیز بهره گرفته میشود. لذا در این رساله با تمرکز بر روی این دو منبع تولید انرژی و بر اساس مطالعات و تحلیلهای دقیق انجام شده، راهکارهای مختلفی در راستای حصول یک سیستم حفاظتی سریع و مطمئن پیشنهاد شده است. مدلهای ارائه شده در بحث ژنراتورهای سنکرون عبارتند از: الف) بهبود تنظیمات آستانه و دقت شناسایی در روشهای پسیو مبتنی بر آستانه، ب) بهبود شاخصهای سرعت و دقت شناسایی در روشهای پسیو فاقد نیاز به تنظیمات آستانه، و پ) بهبود عملکرد رله امپدانسی با تعریف یک تابع بازدارنده مطمئن برای ممانعت از تریپ اشتباه در شرایط وقوع اغتشاشات سمت شبکه. علاوه بر رویکردهای ذکر شده، دو مفهوم جدید نیز بعنوان اولین بار در مطالعات حفاظت قطع تحریک ژنراتورهای سنکرون ارائه و مورد بررسی دقیق قرار گرفته است، که عبارتند از: الف) اعمال تغییرات اکتیو و مشاهده پاسخ ژنراتور تحت مطالعه، و ب) بهرهگیری از رفتار دینامیکی ژنراتورهای سنکرون موازی با ژنراتور معیوب. از طرف دیگر، در بحث حفاظت قطع تحریک ژنراتورهای القایی دو سو تغذیه نیز دو راهکار موثر و کاربردی جهت شناسایی قطع تحریک ارائه شده است، که عبارتند از: الف) بهرهگیری از متغیرهای توان اکتیو خروجی ماشین و رلههای ولتاژی و جریانی جهت دار در دو طرف مبدلهای مدار رتور، و ب) استفاده از ضرب متغیرهای توان راکتیو و ولتاژ لینک DCبه همراه بکارگیری جریان استاتور. هر یک از روشهای توسعه داده شده برای ژنراتورهای سنکرون و القایی دو سو تغذیه بر روی سیستمهای تست مختلفی اعم از سیستم تست نمونه و سیستمهای استاندارد 9باس و 39باس IEEEعمیقا از طریق سناریوهای گستردهای مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازیهای انجام شده در محیط نرم افزار MATLAB/Simulinkحاکی از عملکرد موفق و قابل اعتماد آنها میباشد. در پایان نیز یک مقایسه جامع بین رویکردهای ارائه شده انجام گرفته و مزایا و معایب هریک از آنها بطور مقایسهای مورد بررسی قرار گرفته است

امروزه با توجه به وضعیت هشداری که د رمورد آلایندگی و آلایندهها در محیط زندگی وجود دارد و همچنین مواردی همچون بالا بودن قیمت سوختهای فسیلی و افزایش روزافزون تقاضای انرژی الکتریکی؛ تمامی نگاهها به سمت تولید توان از منابع تجدیدپذیر و تولیدپراکنده معطوف گشته است. نیروگاههای تجدیدپذیر دارای مزایای زیادی از جمله هزینه تعمیرات و نگهداری محدود، هزینه سوخت رایگان و مهمتر از همه هماهنگ بودن با محیط زیست به دلیل عدم انتشار این موضوع به بررسی مفهوم انعطافپذیری پرداخته است. در این پروژه دو سناریو مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. سناریوی اول بررسی انعطاف- پذیری منابع و بارهای انعطافپذیر در شبکه و تحلیل این موارد به منظور افزایش انعطافپذیری شبکه میباشد. اصول اصلی کار در گازهای آلاینده است. علاوه بر این موارد دارای معایبی نیز هستند که مهمترین آنها عدم ثبات در تولید توان الکتریکی و به خطر انداختن پایداری سیستم قدرت با حضور بیش از حد این واحدها میباشد. هزینه سرمایهگذاری بالا از دیگر عیوب این واحدهای تولید توان به شمار میرود که موجب استفاده محدود و در مقیاس کوچک این منابع در سیستمهای قدرت میگردد. این پایان نامه به بررسی برنامه ریزی بهینه مبتنی بر ریسک انعطافپذیری شبکه توزیع فعال می- پردازد. شبکههای توزیع فعال به شبکهای گفته میشود که در آن مشترکان صرفاً مصرفکننده انرژی نبوده و در آن شبکه سیستمی برای کنترل حضور منابع انرژی پراکنده و دو سویه شدن شارش توان در خطوط وجود دارد. این پروژه براساس این حالت به این صورت است که DSOبه عنوان بهره- بردار شبکه توزیع برای بارهای موجود در شبکه، قیمتهای مصرف انرژی (که در این پروژه به سه قسمت تقسیم شده است) در نظر میگیرد. در ساعتهای که اوج مصرف برق در شبکه وجود ندارد، قیمت مصرف انرژی نسبت به حالتهای دیگر تا 50درصد کاهش مییابد. برای ساعت میانی که مصرف و تولید درحالت نرمال میباشد، قیمت انرژی توسط DSOبه مقدار 20درصد گران شده است. در حالت سوم که اوج مصرف برق در شبکه توزیع میباشد و طبق نتایج به دست آمده در بازه بین ساعت 17تا 24میباشد، قیمت برق 240درصد گران میشود.

لغزش قطب فرآیندی است که به وسـیله آن، عـدم تعـادل بــین تــوان مکــانیکی ورودی و تــوان الکتریکــی خروجــی ماشین سنکرون، باعث شتاب گرفتن روتـور مـی شـود . در نتیجه شار مغناطیسی روتور نسبت به شار اسـتاتور کـه بـا سیستم قدرت الکتریکی سـنکرون شـده اسـت، لغزش خواهد داشـت. نیروهای مکانیکی و گرما ، در هنگام لغزش قطــــب، باعث خراب شدن ماشین و ترانس های متصل بــه آن مــی گردند. همچنین لغزش قطب، نوســانات چــشمگیری را در جریان رنراتور و به دنبال آن در ولتار سیستم قدرت بــه وجود خواهد آورد . لذا برای حفاظــت لغــزش قطــب کــه بــه آن، حفاظت عدم همگامی نیــز اطــلاق مــی شــود، قطــ رنراتور از منب تغذیه آن ضرورت دارد . این پدیده می تواند در ارر طولانی بودن زمان رفــ خطـا، بـروز اغتـشاشات در شبکه تغذیه قدرت و اختلال در نیـرو محرکـه یـا سیـستم کنتـرل رنراتـور، ایجـاد شـود . در این پژوهش یک طرح ویژه جهت جلوگیری از وقوع لغزش قطب مولد سنکرون در زیر شبکه ها و یا به تعویق انداختن آن ارائه شده اسـت. عملکرد طرح پیشـنهادی بدین صـورت اسـت که با انجام اقداماتی در حین اتصـال کوتاه، مان از جذب انرری بیش از حد توسـط منب انرری توزی شـده مبتنی بر مولد سـنکرون می شـود .راهکار اول، افزایش اینرسـی مولد در حین خطاسـت که با اسـتفاده از قابلیت های مناب انررری توزی شـده مبتنی بر اینورتر ایجاد شـده است. در صورتی که راهکار افزایش اینرسی کفایت نکند، راهکار دوم جداسـازی برنامه ریزی شـده اسـت. در این روش، ریزشـبکه ناحیه بندی می شـود و ناحیه ای که مولدهای آن در آسـتانه لغزش قطب قرار دارند، از سایر نواحی جدا می شود. این راهکارها منجر به تعویق خروج از همگامی شده و زمان لازم را برای حفـاظت های مربوطه فراهم می کنـد تا خطـا را رف نمـایند. در نتیجه، تعداد خروج از همگامی منب انرری توزی شـــده مبتنی بر مولد ســنکرون به دلیل لغزش قطب بطور چشــم گیری کاهش می یابد. نتایج شــبیه ســازی ارائه شــده در پژوهش، ویژگیهای تطبیقی طرح پیشنهادی را نشان میدهد

تامین انرژی برق نقش مهمی در اقتصاد جهان و هرکشور دارد. تهیه کردن انرژی برق در زمان مناسب، برآسایش و رفاه و توسعه پایدار جامعه اثرگذار است. برای تامین برق مورد نیاز، برنامه ریزی های دراز مدتی صورت گرفته است. تهیه انرژی برق بر افزایش تولید ناخالص داخلی اثرگذاری مستقیم دارد. صنعت برق از مهمترین صنعت های زیرساختی است. هم چنین یکی از با اهمیت ترین شاخص های توسعه یافتگی است که در قالب مصرف سرانه برق یک کشور متجلی می شود. در سایر زیرساخت ها تقاضای مصرف انرژی برق از تنوع بسیار بالایی برخوردار است. به عنوان مثال در بخش خانگی، صنعت، تجارت، کشاورزی و پزشکی به عنوان انرژی بسیار بی خطر با استاندارد بالا مطرح است. بنابراین به گونه ای عمل شده است که توسعه انرژی برق در رشد اقتصادی کشور نمایان شده است و توسعه پایدار، در زمینه تامین انرژی برق دیده شود. یکی از روش های سنتی تامین برق صنایع ومشترکین خانگی، تهیه برق از بازار محلیاست. اما با توجه به دغدغه تامین برق صنایع بزرگی همچون فولاد، برای به حرکت درآمدن چرخ اقتصاد، برطرف کردن این نیاز امری واجب است. تامین برق از بازار محلی، ریسک تامین نشدن برق مورد نیاز را افزایش می دهد. در این پژوهش به مطالعه تامین برق صنایع، از بازار آینده در کنار بازار محلی پرداخت شده است. تاکنون پژوهش های مختلفی در این باره صورت گرفته است. اما در این مطالعه علاوه بر شرکت کردن صنایع بزرگ در بازار آینده، شرکت های توزیع نیز به عنوان واحد مستقل از تصمیمات دولت، به عنوان یک رقیب برای صنایع در نظر گرفته شده است. تا سود شرکت های توزیع در شرایط جدید بررسی گردد. زنجیره تامین مورد بررسی، دارای دو تولیدکننده و دو خریدار (صنعت بزرگ و شرکت توزیع) است. این زنجیره تحت دو سناریو مورد ارزیابی قرار می گیرد. در سناریوهای در نظر گرفته شده بازیکان در یک محیط رقابتی تحت قرارداد تسهیم درآمد در یک بازی ترتیبی به رقابت خواهند پرداخت تا هر یک از بازیکنان مقدار برق تعادلی خود را بدست آورند. درنهایت در فصل چهارم با استفاده از یک مثال عددی به بررسی مدل مورد مطالعه پرداخت شده است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که در نظر گرفتن قرارداد تسهیم درآمد در بازار آینده، موجب افزایش سود تولیدکنندگان و خریداران می شود در نتیجه خریداران تمایل بیشتری جهت تهیه کردن برق مورد نیاز از بازار آینده خواهند داشت. خرید برق مورد نیاز شرکت های توزیع از بازار آینده، باعث کاهش ریسک کمبود برق در شبکه برق می شود که باعث افزایش سطح رفاه اجتماعی می شود.

ریزشبکه های DC به دلیل ماهیت DC خود، رابط کارآمدتری برای یکپارچه سازی بیشتر منابع انرژی پراکنده و سیستم های ذخیره انرژی هستند. ایجاد ارتباط بین چندین ریزشبکه DC و اتصال آن ها به یکدیگر، یعنی DC-MMG، همچنین می تواند قابلیت اطمینان را افزایش دهد، ساختاری برای تبادل توان بین آن ها فراهم نموده و بستری را برای رقابت در بازارهای محلی و سود حاصل از فروش توان مازاد ایجاد کند. با در نظر گرفتن تبادل توان به صورت P2P، مشارکت مصرف کنندگان در تامین توان افزایش یافته و با توجه به فاصله کم بین آن ها، از یک سو می توانند تلفات توان را کاهش داده و آن را بهینه کنند و از سوی دیگر می توانند با فروش توان سود کسب کنند. بر این اساس، یک ساختار جزیره ای جدید از یک DC Multi-MG متشکل از چهار ریزشبکه DC شبیه سازی شده است. هدف اصلی بهینه سازی تابع سود پیشنهادی DC-MMG در حالی است که تلفات انتقال و تبدیل توان مربوطه در محدوده قابل قبول نگه داشته شود. برای مدیریت تلفات توان، قیود نابرابری برای محدود کردن آن تعریف شده است. چارچوب بهینه سازی برای محاسبه توان-های مبادله شده در یک افق زمانی برنامه ریزی 24 ساعته طراحی شده است. نتایج و تجزیه و تحلیل شبیه سازی، مدل سازی ریاضی پیشنهادی را تایید می کند. با توجه به نتایج، افزایش 10% در حد مجاز تلفات توان می تواند موجب افزایش حدود 40% در سود شود.

در این پایان نامه به مطالعه و مقایسه ی خدمات ذخیره و تابع هزینه در دو توپولوژی شعاعی و مِش، با معیار انرژی توزیع نشده ی یکسان پرداخته شده است. پیش از پرداختن به برنامه ریزی stochastic، لازم است ضرایبی تحت عنوان ضرایب contingency تعریف شوند. این ضرایب حاوی اطلاعات زمان وقوع رخدادها در المان ها می باشند. ابتدا برنامه ریزی در حالت عادی صورت گرفته تا میزان تولید مولدها و توان عبوری از هر خط مشخص شوند. سپس بر اساس معیار انرژی توزیع نشده و تولیدی که در مرحله ی قبل مشخص شده بود، رزروها تخصیص می یابند. هر دو توپولوژی در حالت های برنامه-ریزی deterministic و stochastic بررسی می شوند. برای بررسی حالت دترمینیستیک ، خروج اِلِمانی از مدار که باعث ایجاد بیشترین هزینه در سیستم می شود به عنوان سناریویی با احتمال وقوع 100% در نظر گرفته شده است. همچنین مقایسه ی جامعی به لحاظ تابع هزینه و رزرو تخصیص یافته در توپولوژی های 1 و 2 در حالت های دترمینیستیک و استوکستیک به عمل آمده است. در مطالعه ی دیگر، رفتار تابع هزینه ی توپولوژی2 در حالت دترمینیستیک و استوکستیک، با تغییر معیار انرژی توزیع نشده بررسی شده است. در پایان؛ علاوه بر بحث بهره برداری، در مورد هزینه ی سرمایه گذاری احداث خط و صرفه ی اقتصادی آن در مقایسه با دیگر عناصر تامین کننده ی انرژی نظیر ذخیره سازها بحث شده است.

در گذشته سیستم های توزیع به وسیله جریان یک طرفه توان از واحدهای تولید برق متمرکز به شبکه انتقال و توزیع تشخیص داده می شدند. اما امروزه، استقرار فن آوری های تولید پراکنده مانند منابع خورشیدی و انرژی باد در سیستم های الکتریکی، جهت های متداول جریان برق را تغییر داده است. تکامل فناوری های تولیدات پراکنده تجدیدپذیر توسط اهداف سیاسی، اجتماعی، اقتصادی، فنی و زیست محیطی به پیش برده می شود. با این حال، نفوذ بیش از حد DGممکن است بر عملکرد سیستم تاثیر منفی بگذارد و منجر به مشکلات مختلف و نقض محدودیت عملیاتی مانند افزایش و کاهش ولتاژ، تلفات بیش از حد خطوط، بارگذاری بیش از حد ترانسفورماتورها و فیدرها و خرابی تجهیزات حفاظتی شود. در بازارهای تجدید ساختار شده انرژی، تضاد منافعی بین صاحبان DGها و اپراتورهای سیستم توزیع ایجاد شده است. زیرا سرمایه گذاران DGمنتظر یکپارچه سازی بیشتر و بیشتر DGدر شبکه های الکتریکی هستند، در حالی که DSOها نگران مشکلات نفوذ بیش از حد DGها هستند. برای حل این تعارض به یک راه حل منصفانه و شفاف برای تصمیم گیری صحیح در مورد زمان پذیرش یا رد درخواست های جدید یکپارچه سازی DGنیاز بود. بنابراین، مفهوم ظرفیت میزبانی پیشنهاد شد. این پایان نامه استراتژی را برای استفاده از ذخیره ساز و پاسخگویی بار به منظور بهبود بخشیدن توانایی میزبانی شبکه توزیع از بار و تولید ارائه می دهد. شاخص هایی که برای ارزیابی توانایی میزبانی شبکه مورد بررسی گرفته اند شامل تلفات خطوط، پروفیل ولتاژ باس ها و بارگذاری ترانسفورماتور توزیع می باشد. هدف ما بهبود بخشیدن این شاخص ها به کمک استفاده از ذخیره ساز و پاسخگویی بار است. مدل دقیقی را برای پیش بینی نحوه پاسخگویی مصرف کننده به تغییرات قیمت ارائه داده ایم و از پاسخگویی بار برای جابجایی بار ها از ساعاتی که تولیدات بادی و خورشیدی کم است به ساعات اوج تولید این منابع تجدید پذیر استفاده کرده ایم. همچنین روش مناسبی را برای تعیین مکان و سایز ذخیره ساز مورد نیاز ارائه داده ایم. شبیه سازی ها را با استفاده از نرم افزار GAMSبر روی شبکه توزیع استاندارد 33باسه در بازه زمانی 42ساعته انجام داده ایم

با رشد روزافزون جمعیت ، نیاز به تامین انرژی بیشتر شده است. افزایش مراکز تولید انرژی و نیروگاهها سبب آلودگی و افزایش هزینه های تعمیر و نگهداری شده است. ریزشبکه ها جایگزین مناسبی برای تامین و تولید انرژی هستند. ویژگی اصلی ریزشبکه ها توانایی تولید و تامین انرژی است. یعنی هم به صورت تولید کننده و هم به صورت مصرفکننده میتوانند در بازار حضور داشته باشتد. امروزه نسل جدید ریزشبکه های چندگانه و متصل بهم نیز توسعه پیدا کردهاند که آنها نیز به بهبود عملکرد شبکه و کاهش هزینه ها کمک کرده است. یکی از چالشهای پیشرو برای ریزشبکه ها نحوه حضور آنها در بازار برق است. چگونگی تعامل و تبادل انرژی با سایر ریزشبکه ها نیز به یک چالش برای ریزشبکه ها تبدیل شده است. در این تحقیق ما برای برنامهریزی بهینه ی ریزشبکههای متصل بهم در محیط بازار با استفاده از یک الگوریتم بازی دوسطحی و همچنین استفاده از مفهوم تعادل نش و چانهزنی با قدرت غیریکسان یک مدل ارائه خواهیم کرد. نتایج نشان میدهد که حضور در بازار برق و تجارت انرژی با سایر ریزشبکهها و همچنین داشتن برتری در محیط بازار برق باعث افزایش بهره وری و کاهش هزینه ها خواهد شد. کاهش هزینه های هر ریزشبکه و همچنین کاهش هزینهها در ائتلاف ریزشبکهها در بازار برق توابع هدف و نتایج بهدست آمده در این پایاننامه است. تجارت انرژی ریزشبکه ها با یکدیگر در بهبود عملکرد و همچنین تامین بار در تمامی 20ساعته تضمین خواهد شد

باتوجه به روند رشد جمعیت در سراسر جهان و توسعه شهرنشینی نیاز مردم به حمل ونقل افزایش یافته 1)GHG است. عالوه بر این، بخش حمل ونقل از منابع اصلی انتشار گازهای گلخانهای ( و سر و صدا در شهرها به شمار میرود. خودرو الکتریکی به دلیل عدم انتشار گازهای گلخانه ای و تولید سروصدای کم و همین طور استقالل از سوختهای فسیلی جایگزین مناسب تری برای خودروهای احتراقی به شمار می رود؛ اما به دلیل دامنه محدود رانندگی و باتوجه به اینکه شرکتهای لجستیکی نیازمند سفرهای طوالنی جهت خدمترسانی به همه مشتریان هستند، لزوم تعریف یک مسئله مسیریابی وسیله نقلیه که عالوه بر پوشش تقاضای کلیه مشتریان در بازه زمانی کوتاه، حداقل هزینه و انرژی صرف شده به همراه داشته باشد، وجود دارد. هدف اصلی این تحقیق، بررسی و مطالعه مساله مسیریابی دوسطحی وسایل نقلیه الکتریکی ظرفیت دار با درنظرگرفتن ایستگاه های تعویض باتری و پنجرههای زمانی و همچنین ارائه یک مدل بهینه سازی ریاضی برای مدیریت هم زمان شارژ و دشارژ خودروهای حامل است. همچنین سعی خواهد شد با بهره گیری از رویکردهای مختلف بهینه سازی به حل مدل ارائه شده و یافتن جواب های کارای مدل پرداخته شود. در این مساله تحویل بار از طریق یک انبار و مجموعه ایستگاه های انتقال و همچنین دو نوع خودرو الکتریکی با ظرفیت بارگیری و برد رانندگی متفاوت انجام خواهد شد؛ به این صورت که بار ابتدا از یک انبار به ایستگاه های انتقال توسط وسایل نقلیه الکتریکی با ظرفیت بارگیری و برد رانندگی بیشتر حمل میشود و سپس بارگیری از ایستگاه های انتقال به مشتریان توسط وسایل نقلیه الکتریکی با ظرفیت بارگیری و برد رانندگی کمتر انجام میشود. همچنین پنجرههای زمانی تحویل بار به مشتریان در سطح دوم موردمطالعه قرار میگیرد. مدل خطی ارائه شده در این پژوهش در ابعاد کوچک توسط نرم افزار گمز و حل کننده ی سیپلکس حل می شود و نتایج مورد تجزیه و بررسی قرار می گیرند. باتوجه به hard-NP بودن مساله، برای حل مدل از الگوریتم فرا ابتکاری ازدحام ذرات و یک الگوریتم ابتکاری استفاده می کنیم؛ سپس نتایج گمز و الگوریتم باهم مقایسه می شوند که نتایج حاکی از کارا بودن الگوریتم است .

امروزه ریزشبکه های الکتریکی به عنوان گروهی از مهمترین بازیگران شبکه های هوشمند شناخته می شوندکه در انواع AC، DC و ترکیبی از این دو مورد مطالعه قرار می گیرند. این شبکه های توزیع که از مجموعه ای منابع تولید پراکنده و مصرف کنندگان در مجاورت یکدیگر تشکیل شده اند، قابلیت بهره- برداری در حالت متصل به شبکه برق اصلی و منفصل (جزیره ای) را دارند. تاکنون این دو حالت عملکرد در حوزه های مختلف پایداری، کنترل، حفاظت، برنامه ریزی و بهره برداری مورد توجه پژوهشگران بوده است. در هر ریز شبکه به واسطه حضور بار های نامتعادل و غیرخطی ، مساله فرورفتگی/برآمدگی ولتاژ و همچنین مطرح بودن بحث هارمونیک از یک طرف و از طرفی دیگر وجود بارهای حساس و ضرورت تامین آسایش مشترکین در ریزشبکه ها، ضرورت مدیریت بهینه ریز شبکه ها با در نظر گرفتن قیود کیفیت توان بیش از پیش نمایان است. بر این اساس با توجه به خلاء شناسی صورت گرفته در این پژوهش با توجه به مدیریت انرژی در ریزشبکه ها با در نظر گرفتن قیود کیفیت توان، یک چارچوب بهینه سازی انرژی مقید به شاخص های کیفیت توان در یک ریزشبکه دارای انواع بار های قابل کنترل، معمولی و حساس پیشنهاد شده است. بارها، تولید کننده ها و ذخیره سازهای انرژی به طور بهینه برنامه ریزی شده اند تا هزینه بهره برداری از ریزشبکه در حالی که محدودیت های فنی و شاخص های کیفیت توان را برآورده کنند. شبیه سازی بر روی یک ریز شبکه نمونه در بازه زمانی 24 ساعته انجام شده است و تحلیل نتایج به خوبی بیانگرکارآیی مدل سیستم مدیریت انرژی مقید به کیفیت توان می باشد.

در این رساله، یک شماتیک حذف بار زیرفرکانسی جدید برای شبکه هوشمند به منظور بهبود قابلیت اطمینان و امنیت سیستمهای قدرت در یک چارچوب ساعتی ارائه شده است. در شبکه های هوشمند، سطح بالای نوسانات توان و همچنین کاهش ذخیره اینرسی به دلیل استفاده گسترده از منابع انرژی تجدیدپذیر، فرکانس را با خطر ناپایداری مواجه کرده است. از طرف دیگر، انحراف فرکانس از مقدار نامی ناشی از عدم تعادل بین بار و تولید بوده که این قبیل انحرافات باید شناسایی و به دقت کنترل گردند تا به ژنراتورهای سیستم صدمه وارد نشود و یکپارچگی و پایداری سیستم حفظ گردد. شماتیک های حذفبار زیرفرکانسی ابزاری هستند که سیستم قدرت را هنگامی که تنظیم فرکانس اولیه در سیستم تولید برای بازگرداندن فرکانس به حالت نامی کافی نباشد، در برابر حوادث منجر به افت ناگهانی فرکانس، حفاظت نموده و بلوکهای بار را تا برگشت فرکانس به محدوده ایمن، جدا می نمایند. در ابتدا شماتیکهای حذف بار زیرفرکانسی متداول بر مبنای تجربیات گذشته درباره رفتار سیستم بوده و دارای تطبیق پذیری کم و عدم تنظیم بهینه در پاسخ به تغییرات ایجادشده در کمیتهای بهره برداری سیستم بودند. در این شماتیک ها، تنظیمات رله به طور آزمایشی ارائه، تست و بازبینی میشد. بنابراین، این فرآیند غیرمنظم بوده و منجر به حذف مقادیر زیادی از بار می گردید. در شماتیکهای حذف بار زیرفرکانسی تطبیقی کمیتهای اصلی سیستم از قبیل فرکانس، نرخ تغییرات فرکانس و توان اکتیو توسط دستگاههای اندازه گیری پیشرفته در زمان واقعی اندازه گیری میشوند و متناسب با میزان انحراف فرکانس، مقدار بهینه ای از بار حذف میگردد. در این راستا،در این رساله با مدلسازی دقیق رفتار وابسته به فرکانس اجزای شبکه هوشمند، شماتیک جدیدی با استفاده از برنامه ریزی خطی آمیخته عددصحیح برای سیستم حذف بار زیرفرکانسی تطبیقی پیشنهاد شده است. در ادامه، قسمتهای اصلی رله زیرفرکانسی با در نظر گرفتن قیود بهره برداری سیستم مدلسازی میگردد. سپس پارامترهای رله با توجه به عدم قطعیتهای ناشی از پیشامدهای اتفاقی، منابع انرژی تجدیدپذیر و نوسانات بار و همچنین با بکارگیری یک برنامه پاسخگویی بار کارآمد به طور تطبیقی در هر ساعت از 24ساعت شبانه روز با توجه به شرایط بهره برداری سیستم در آن ساعت تنظیم میشوند. بنابراین هدف از ارائه این رساله، مدلسازی یک سیستم حذف بار زیرفرکانسی تطبیقی منظمتر است که به مقدار کمتری به سعی وخطا وابسته بوده و محافظه کاری کمتری از نظر مقدار حذف بار داشته باشد. تابع هدف پیشنهادی براساس عدم قطیتهای مربوط به پیشامدهای اتفاقی، منابع انرژی تجدیدپذیر و نوسانات بار و همچنین حضور پاسخگویی بار به دست میآید. تحلیل نتایج شبیه سازیهای حاصل از شماتیک حذف بار پیشنهادی، به خوبی موید کارآیی آن برای تنظیم بهینه پارامترهای رله زیرفرکانسی است.

این پایاننامه یک سیستم مدیریت انرژی انعطافپذیر را برای ساختار ایزوله ریزشبکههای متصل بههم در حالتهای با و بدون درنظرگرفتن برنامه پاسخگویی بار پیشنهاد میدهد. ریزشبکههای متصل بههم شامل اتصالات فیزیکی و مخابراتی برای تبادل اطلاعات و توان محلی هستند. یک مدیریت انرژی دولایه برای بهینهسازی منابع ریزشبکههای متصل بههم در دو حالت بهرهبرداری عادی و خودترمیم ارائه شدهاست. به منظور بررسی حالت خودترمیم در ریزشبکههای متصل بههم، دو سناریو خطا در ریزشبکههای مختلف درنظر گرفته شدهاست. ازطرفی، برای تضمین یک بهرهبرداری ایمن در حالت وجود خطا در شبکه، دو شاخص قابلیت اطمینان در حالت خودترمیم معرفی شدهاست. هنگامیکه کمبود توان بهعلت رخداد یک خطا در یک ریزشبکه ایجاد شود، بهرهبرداری به حالت خودترمیم تغییر یافته و ریزشبکه خطادار توان پشتیبانی را از سایر ریزشبکهها دریافت میکند. در مدیریت انرژی، یک برنامه پاسخگویی بار پلهای نیز تعیین شدهاست تا ریزشبکههای متصل بههم به یک بهرهبرداری مقرون بهصرفه و ایمن دست پیدا کنند. همچنین، یک مدل قیمتگذاری جدید براساس قیمتگذاری گرهی ریزشبکهها برای کنترل تبادل توان میان ریزشبکهها معرفی شدهاست. تعدادی سناریو برای بررسی عدم قطعیت منابع تجدیدپذیر انرژی و بارها بااستفاده از آنالیزمبتنیبر سناریو مشخص شدهاند. ازطرفی، برنامهریزی خطی آمیخته با اعداد صحیح برای بهینهسازی مسالهبهرهبرداری تصادفی ریزشبکههای متصل بههم بهکار گرفته شدهاست. مدل پیشنهادی برروی یک شبکه توزیع آزمون متشکل از پنج ریزشبکه متصل بههم شبیهسازی شدهاست. مدیریت انرژی ریزشبکهها در یک بازه 42 ساعته بهرهبرداری لحاظ شدهاست. هردو حالتهای با و بدون درنظرگرفتن برنامه پاسخگویی بار در نتایج شبیهسازی ارائه شدهاند. نتایج شبیهسازی انجامگرفته نشان میدهد که برنامه پاسخگویی بار پیشنهادی در سیستم مدیریت انرژی، عملکرد واحدهای تولیدی را ارتقا بخشیده و هزینههای بهرهبرداری ریزشبکهها را کاهش دادهاست. ازطرف دیگر، نتایج بررسی حالت خطادار در ریزشبکهها نشاندهنده عملکرد قابلِقبول شاخصهای قابلیت اطمینان در حالت خودترمیم است.

خودروهای الکتریکی یک فناوری نویدبخش برای رفع نگرانی های مربوط به مصرف سوختهای فسیلی، امنیت انرژی و انتشار گازهای گلخانهای است. با این حال، تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز آن ها، به تعداد خودروها، تکنولوژی به کار رفته در ساخت آنها و الگوهای رانندگی مالکین آنها وابسته است. در آینده ی نزدیک، با گسترش نفوذ خودروهای برقی، جهت شارژ این خودروها، به پارکینگهایی با قابلیت شارژ نیاز است. همچنین میتوان بخشی از انرژی مورد نیاز شارژ این خودروها را از طریق سیستم های فتوولتائیک )PV( تامین نمود. با این حال، مکان یابی بهینه و هماهنگ PVها و پارکینگ شارژ خودروهای الکتریکی در سیستم های توزیع هوشمند نیاز به یک مدل جامع دارد، که اهداف مورد نظر را برآورده نماید. برای این منظور، در این پایاننامه، یک مدل جامع برای تعیین مکان و اندازه ی بهینهی پارکینگ خودروهای برقی و PVها، با هدف کاهش تلفات و کاهش میزان انحرافات ولتاژ در شبکه ی توزیع هوشمند ارائه شده است. در این مدل، رفتار شارژ خودروهای برقی بر اساس داده های واقعی مدلسازی شده و محدودیت ظرفیت مکانی پارکینگ و محدودیت سرمایه گذاری جهت نصب PVها نیز در نظر گرفته شده است. جهت ارزیابی عملکرد مدل پیشنهادی، این مدل بر روی شبکهی توزیع 33 باسه IEEE شبیهسازی شده و با دو الگوریتم فراابتکاری بهینه سازی ازدحام ذرات )PSO( و الگوریتم ژنتیک )GA( بهینهیابی شده است. نتایج شبیهسازی اثربخشی روش پیشنهادی در دستیابی به اهداف تعیین شده را نشان می دهد. ک

کنترل ولتاژ و توان راکتیو به صورت گسترده در شبکههای توزیع برای افزایش کیفیت توان بکار میرود. اخیرا استفاده از تولیدات پراکنده مبتنی بر انرژیهای تجدیدپذیر روبه افزایش است که بر عملکرد سیستم و کنترل ولتاژ و توان راکتیو سیستم تاثیر میگذارد. منابع انرژی تجدیدپذیر متناوب و غیر قابل پیشبینی، به ویژه سیستمهای بادی و خورشیدی و نیز تغییرات تصادفی سطح دیماند الکتریکی سیستم میتواند منجر به نوسانات شدید ولتاژ شود. این پایاننامه چالشهای بهینه سازی ولتاژ و توان راکتیو یکپارچه را متناسب با ظهور و نفوذ بالای ساختارهای اندازهگیری پیشرفته، منابع انرژی تولید پراکنده و پاسخگویی بار در سیستم های توزیع را بحث می کند. بهینه سازی یکپارچه ولتاژ و وار در شبکههای توزیع فعال یک تابع چند وجهی است، که علاوه بر دامنه عملکردی توزیع بر روی عملکرد مصرف، انتقال و دامنههای تولید تاثیر میگذارد. عموماً توان راکتیو نسبت توان حقیقی، به ولتاژ بسیار حساستر است. بنابراین ضریب توان سمت مشتری تغییر خواهد کرد. این تغییرات پخش توان در شبکه توزیع، تلفات توان و متعاقباً صورتحساب مشتری را تحت تاثیر قرار می دهد. نفوذ بالای منابع انرژی توزیع شده شامل منابع ذخیره انرژی،پاسخگویی بار ، به طور مشخص شرایط بهرهبرداری سیستمهای قدرت را تحت تاثیر قرار میدهد. از یک سو استفاده از این فناوریها بر روی وضعیت ولت/وار در سیستم اثر می گذارد و باید توسط تابع مدیریت یکپارچه ولتاژ و توان راکتیو به حساب آورده شود. و از سوی دیگر این وسایل می توانند در بهینه سازی ولت/وار به صورت متغیرهای کنترل پذیر یکپارچه شوند و سودهای مشخصی را فراهم کنند. روش پیشنهادی شامل منابع انرژی تولید پراکنده ، منابع کنترل ولتاژ (تپ ترانسفورماتور و بانک خازنی) میباشد که همراه با برنامه پاسخگویی بار ، جهت مدیریت توان راکتیو و ولتاژ به صورت هماهنگ و یکپارچه عمل خواهند کرد. مساله تحت دو حالت با قید آلایندگی و بدون آن بررسی شده است. سه سناریوی مختلف 1- حالت پایه (فقط با وجود ترانسفورماتور پست) 2- با وجود خازن 3- با وجود خازن و پاسخگویی بار بررسی شده است هدف اصلی این مقاله حداقلسازی هزینه عملیاتی شبکه و انحرافات ولتاژ با در نظر گرفتن قیود زیست محیطی از سوی بهرهبردار شبکه می باشد. متد بر روی شبکه استاندارد 33 باسه تست شده است. با توجه به ماهیت نامشخص و متغیر تولیدات پراکنده (باد و خورشید) بررسی دقیقتر مسئله مستلزم لحاظ نمودن عدم قطعیت در حل میباشد. علاوه بر حل مسئله در فضای قطعیت خطای مختلف در تولیدپراکنده و دیماند مصرفی، به صورت 10،15، 5 و 2.5 درصد لحاظ شده است نتایج نشان داده شده در هر سناریو مبین سودمندی و موثر بودن سیستم پیشنهادی در کاهش هزینه مصرفی و عملکرد مناسب تجهیزات کنترل ولتاژ میباشد. در نهایت متد پیشنهادی بر روی شبکه استاندارد 85 باسه نیز تست شده است.

برآورده نمودن زمینه های مورد نیاز برای افزایش حضور منابع انرژی تجدیدپذیر در سیستم های قدرت نوین دغدغه ای جدی برای بهره برداران و محققان می باشد. ریزشبکه زمینه را برای تجمیع هر چه مناسب تر منابع تجدیدپذیر فراهم نموده است. بهینه سازی بهره برداری ریزشبکه به منظور مدیریت کارآمد هزینه منابع در سیستم های قدرت از اهمیت بالایی برخوردار است. منابع تولید تجدیدپذیر نظیر واحدهای خورشیدی و بادی با توجه به وابستگی به پارامترهای آب و هوایی دارای عدم قطعیت تولید می باشند. عدم قطعیت منابع تولید چالشی بزرگ برای بهره برداران و طراحان سیستم قدرت در راستای زمانبندی مطلوب و حداکثرسازی بهره وری می باشد. محققین و طراحان از بهینه سازی مقاوم به عنوان ابزاری کارآمد به منظور برطرف نمودن چالش های عدمقطعیت استفاده می نمایند. در این پژوهش یک راهبرد بهره برداری هماهنگ مقاوم دو مرحله ای ریزشبکه در حضور خروجی های توانی عدمقطعی تولیدات تجدیدپذیر ارائه گردیده است. در مرحله اول، واحدهای ذخیره گر برای شارژ و دشارژ براساس بازه ساعتی زمانبندی می گردد و در مرحله دوم، زمانی که خروجی های تجدیدپذیر به طور آشکاری از پیش‎بینی انحراف داشته باشند، کنترل مستقیم بار در هر ساعت برای تکمیل بهره برداری ذخیره گر زمانبندی می شود. بهینه سازی مقاوم راه حلی بهینه در یک مجموعه عدمقطعی با درنظر گرفتن بدترین حالت را به دست می آورد. با تحلیل نتایج شبیه سازی روش پیشنهادی در یک ریزشبکه تست مشخص گردید که با افزایش سایز عدم قطعیت، راه حل های بهینه محافظه کارانه تر می شود. با توجه به نتایج شبیه سازی در دو وضعیت متصل به شبکه و مستقل از شبکه نتیجه گیری می گردد که روش پیشنهادی به طور مناسبی عملکرد ریزشبکه را با استفاده از زمانبندی ذخیرهساز و کنترل مستقیم بار ارتقا می دهد.

تراکم به صورت پرشدگی ظرفیت های مجاز شبکه قدرت یا استفاده از شبکه قدرت خارج از محدوده های مجاز بهره برداری (محدوده های ولتاژ شینها، محدوده های تولید ژنراتورها، محدوده های خطوط انتقال و توزیع )تعریف می شود. از نظر شبکه ی توزیع، تراکم یا پرشدگی به هر گونه اضافه بار در خطوط توزیع که در هنگام بهره بردرای از سیستم قدرت در شرایطی چون بار پیک یا شرایط اضطراری دیگری مانند خروج خطوط توزیع حادث می گردد، اطلاق میشود. یکی از چالشهای بهره بردار سیستم توزیع (DSO)، حفظ قابلیت اطمینان و امنیت شبکه توزیع در حین تراکم است به گونه ای که موجب خاموشیهای سراسری، کاهش رفاه اجتماعی، ایجاد خسارت به تجهیزات الکتریکی ، از دست رفتن کنترل بار و ... نشود. مدیریت تراکم به کلیه اموری اطلاق میشود که برای جلوگیری از بروز تراکم و یا آزاد نمودن ظرفیت خطوط انتقال و توزیع انجام می شود. روشهای مبتنی بر بازار، روشهای سیستمی، روشهای مبتنی بر بهره بردرای مجدد، بهره گیری از برنامه های پاسخگویی بار ، استفاده بهینه از منابع تولید پراکنده (DG) و استفاده از تغییر تپ ترانسها و تغییردهنده های فاز و بکارگیری ادوات D-FACTS از جمله روش های موثر و کارآمدی هستند که DSO به منظور مدیریت تراکم استفاده میکند. در این پایان نامه مدیریت تراکم در شبکه های توزیع با استفاده از روشهای برنامه های پاسخگویی بار و استفاده بهینه از تولیدات پراکنده با در نظرگرفتن قید آلایندگی و اثر ذخیره سازها انجام شده است. رویکرد پیشنهادی بر روی دو شبکه 33 باسه و 85 باسه IEEE در دو فضای قطعی و تصادفی اجرا شده است. در ابتدا میزان کل افزایش تولید ناشی از تولید DGها و واحدهای بادی و کل توان کاهشی ناشی از برنامه های پاسخگویی بار به منظور ارزیابی وضعیت تراکم شبکه مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد و در مرحله بعدی پروفایل ولتاژ را برای حالات در حین تراکم و بعد از رفع تراکم بررسی شده است. مدل پیشنهادی در محیط نرم افزار GAMS و MATLAB شبیه سازی شده است، نتایج بدست آمده از شبیه سازیها نشان میدهد که رویکرد پیشنهادی به طور موفقیت آمیزی تراکم را در شبکه توزیع رفع می کند.

امروزه با توجه به آلایندگی سوختهای فسیلی و بحث گرمایش کره زمین، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این منابع انرژی شامل انرژی باد، انرژی خورشیدی و دیگر منابع تجدیدپذیر میباشد. انرژی بادی و خورشیدی از آنرو که تقریبا در سراسر کره زمین یافت میشوند و هیچ گونه آلایندگی ندارند بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. این انرژیها از آنجایی که در تولید آنها نایقینی وجود دارد باید با هم و به صورت مکمل مورد بهره برداری قرار بگیرند. به سیستمهایی که از چندین منبع متفاوت تجدیدپذیر استفاده کنند سیستمهای انرژی هیبریدی گفته میشود. سیستمهای انرژی هیبریدی میتواند شبکه داخلی یک دانشگاه، شبکه انرژی چند خانه آپارتمانی و یا روستایی دورافتاده در منطقه ای سرد باشد که دسترسی به انرژی شبکه سراسری برایشان میسر نیست یا مستلزم هزینه فراوان و با نرخ بازگشت سرمایه کم احداث خط انتقال میباشد. در این سیستم های انرژی هیبریدی بحث ذخیره سازی انرژی هم وجود دارد. با استفاده از باتریها میتوان انرژی را برای ساعاتی که کمبود انرژی وجود دارد ذخیره کرد. هرچند درحال حاضر ذخیره سازی در ابعاد بزرگ میسر نیست اما این انرژی ذخیره شده را میتوان برای رفع نایقینیهای انرژی در شبکه و صاف و هموار کردن منحنی بار استفاده کرد. سیستمهای انرژی هیبریدی بر اساس موقعیت جغرافیایی و هزینههای تجهیزات میتوانند شامل طراحیهای مختلفی شوند. از همین رو بحث طراحی این شبکهها برای جایابی تجهیزات و تعداد بهینه واحدهای بادی و خورشیدی در کنار شاخصهای دیگری از جمله آلایندگی واحدهای گازی پیچیدگیهای خاص خود را دارند. مسئله طراحی بهینه سیستمهای انرژی هیبریدی معمولا یک مسئله بهینه سازی چندهدفه میباشد. قیدهای فراوانی در بحث طراحی سیستمهای انرژی هیبریدی وجود دارند از جمله قیود هزینه و قید احتمال تامین نشدن بار که به علت وجود نایقینی ذاتی در تولیدکننده های تجدیدپذیر همواره مطرح است و سعی در جهت کمینه کردن آن میباشد. قید هزینه های سیستم شامل هزینههای خرید تجهیزات، نگهداری آنها و در صورت لزوم تعویض آنها میباشد تابع هدف مسئله متشکل از دو هدف هزینه های سیستم در طول عمر آن و احتمال از دست رفت بار یا نایقینی در تولید توان میباشد. در بهینه کردن آنها فضای پارتویی تشکیل خواهد شد که برنامه ریز سیستم با توجه به منابع مالی تصمیم به انتخاب یکی از جوابها به عنوان جواب بهینه مسئله خواهد گرفت. روش بهینه سازی با استفاده از الگوریتم فراابتکاری ازدحام ذرات چندهدفه صورت گرفته است. نتایج شبیه سازیهای انجام شده موید کارایی و بهینه بودن روش و مدلهای پیشنهادی در طراحی مناسب سیستم هیبریدی مورد نظر است.

و درسال های اخیر با پیدایش مفهوم شبکه های هوشمند و توجه بیش از پیش به مسایل اقتصادی و زیست محیطی در بستر قابلیت اطمینان، ورود منابع جدید تولید و مصرف انرژی امری اجتناب ناپذیر به نظر می آید. عدم مدیریت و یکپارچه سازی بهینه موارد جدید می تواند مشکلاتی را بر سر راه بهره برداری بهینه از سیستم های قدرت ایجاد کند. خودروهای الکتریکی یکی از این منابع جدید به شمار می آیند. حضور غیرهماهنگ و مدیریت نشده خودروهای الکتریکی به عنوان بار اضافه در شبکه می تواند سبب تشدید مشکلاتی از قبیل افت ولتاژ، پایداری ولتاژ و افزایش تلفات شبکه شود. به تبع، این مشکلات هزینه های اقتصادی را با خود همراه خواهند داشت. به منظور تسکین اثرات ناشی از حضور کنترل نشده ی این خودروها لازم است که توان مورد نیاز آن ها با هماهنگی با سایر منابع تولید پراکنده مدیریت شود و برنامه ریزی شارژ و دشارژ آن ها در راستای اهداف بهره برداری بهینه صورت پذیرد. یعنی با برنامه ریزی صحیح شارژ و دشارژ خودروها در کنار تولیدات پراکنده سعی در کاهش تلفات، داشتن ولتاژ مناسب و در نتیجه صرفه اقتصادی بهتر خواهیم داشت. در این پژوهش پارکینگ های خودروهای الکتریکی به صورت یک واحد یکپارچه درنظر گرفته شده اند و میزان تولید یا مصرف پارکینگ ها به صورت یک واحد مستقل محاسبه می شوند و مطابق برنامه روزانه، خودروها توسط بهره بردار سیستم توزیع به طور هماهنگ و بهینه مدیریت می شوند. با استفاده از حضور همزمان خودروی الکتریکی در کنار تولیدات پراکنده و برنامه ریزی شارژ خودروها توانسته ایم مقادیر زیادی از مشکلات ناشی از حضور جداگانه و برنامه ریزی نشده را جبران کرده و میزان تلفات سیستم توزیع را کاهش داده و پروفیل ولتاژ را بهبود بخشیم و همچنین سناریوهای مختلف را از لحاظ اقتصادی از دید شرکت توزیع بررسی نموده ایم. نتایج شبیه سازی ها بر روی یک سیستم توزیع نمونه، موید کارایی مدل سازی و بهینه سازی پیشنهادی است

در این پایان نامه، یک سیستم مدیریت انرژی برای نیروگاههای مجازی، به منظور بهره برداری بهینه با وجود تنوع بالای منابع تولید انرژی پراکنده، در یک چهارچوب اقتصادی و زیستمحیطی به صورت دو سطحی ارائه شده است. نیروگاه مجازی مورد مطالعه از تنوع بالای منابع تولید انرژی شامل میکروتوربین،سلول خورشیدی، دیزل ژنراتور و منابع انرژی تجدیدپذیر شامل توربین بادی و آرایههای فتوولتاییک وهمچنین سیستم CHP برخوردار میباشد که به این صورت به طور همزمان بارهای الکتریکی و گرمایی راتامین میکند. امروزه با توجه به رو به پایان بودن سوختهای فسیلی و تلاش برای کاهش استفاده از این منابع،توجه کشورها به سمت استفاده از منابع تجدیدپذیر معطوف شده است. با رشد و توسعه نیروگاههای تولیدپراکنده و انرژیهای تجدیدپذیر برخی نیازهای فنی و اقتصادی نیز به طور همزمان مورد توجه قرار گرفته است. جنبههای فنی از قبیل تنوع منابع انرژی، بازده انرژی بالاتر و جنبه های اقتصادی از قبیل حرکت از حالت انحصاری به حالت رقابتی و مطرح شدن بحثهای ترقیخواهانه در بازار برق میباشد. برای دستیابی به این جنبه های فنی و اینکه شمار زیادی از منابع انرژی پراکنده تحت شرایط بازار شوند، ایده نیروگاه مجازی مطرح شد. به عبارت دیگر نیروگاه مجازی میتواند پاسخی باشد به این که همه جنبههای فنی و اقتصادی تولیدات پراکنده و انرژیهای تجدیدپذیر به طور یکپارچه مدیریت شوند . در ساختار پیشنهادی که به صورت دو سطحی است در سطح اول، مدیریت نیروگاه مجازی، که با شبکه بالا دست ارتباط دارد، با مدیریت و برنامهریزی تولیدات منابع تولید پراکنده، واحدهای CHP و میزان توان دریافتی از سطح دوم بارهای الکتریکی و گرمایی خود را تامین و سود خود را نیز حداکثر مینماید. در سطح دوم، واحد یکپارچه ساز،مدیریت و برنامهریزی تولیدات انرژی بادی و خورشیدی، سیستم ذخیرهساز و همچنین فراهم کردن پاسخگویی بار را بر عهده دارد و مجموع توان تولیدی خود را در اختیار سطح بالا قرار میدهد و سود ناشی از این مدیریت و بهرهبرداری را از نقطه نظر خود افزایش میدهد. بر این اساس برنامهریزی تصادفی همزمان برق و حرارت با در نظر گرفتن عدم قطعیتهای سیستم شامل نا یقینی بارها و منابع تجدیدپذیر، استفاده ازقابلیت بارهای پاسخگو برای مدیریت بهینه جهت تطابق بین تولید و مصرف، پوشش عدم قطعیتهای موجودبا حل مسئله پیشنهادی به کمک برنامهریزی دوسطحی صورت گرفته است. برنامهریزی منابع تولید توان VPPو حل مدل پیشنهادی به کمک برنامهریزی دو سطحی، به منظور تضمین سودآوری واحدهای مختلف VPP ،کاهش حجم محاسبات یا به نوعی تقسیم شدن محاسبات و افزایش صحت و دقت در نتایج صورت گرفته است. شبیه سازیها برروی VPP نمونه انجام شده است و نتایج موید کارآیی مدل پیشنهادی در مدیریت منابع توان و پوشش عدم قطعیتها است. تشریح کامل و مدلسازی دقیق تبدیل تابع هدف دو سطحی به تک سطحی بر اساس شرایط بهینگی KKT نیز انجام گرفته است.