کمبود منابع مالی دولت­ها
افزایش توجه به مسائل زیست­محیطی
کاهش قیمت­ها و شفاف­سازی آن­ها
افزایش قابلیت اطمینان و بهبود کیفیت برق
در ساختار جدید از دیدگاه سیستم مدیریتی، مجموعه سیستم قدرت به سه بخش مجزا تفکیک‌شده که عبارت‌اند از: مدیریت بهره ­برداری در بخش تولید، انتقال و توزیع. اجزای کلیدی سیستم در ساختار جدید شامل شرکت تولید، شرکت انتقال، شرکت توزیع و بهره­بردار مستقل سیستم می­باشد.در راستای بهبود عملکرد بازار برق و رقابتی شدن هر چه بیشتر آن و مشارکت هر چه بیشتر سرمایه ­گذاران بخش خصوصی راه­کارهای متفاوتی پیشنهاد گردیده است.
یکی از مؤثرترین روش­ها، استفاده از تولیدات پراکنده در سیستم­های جدید می­باشد. عملکرد این سیستم­ها و پایین بودن هزینه سرمایه ­گذاری اولیه باعث جذب سرمایه ­گذاران خرد و بهبود کارایی این سیستم­ها شده است.
در این پایان نامه مطالعات در بازار برق رقابتی صورت گرفته است. یکی از مسائل مهم در بازار برق رقابتی و در مسئله برنامه­ ریزی بهره ­برداری مدل­سازی عدم قطعیت استراتژیک بازیگران می­باشد که در فصل­های بعد راجع به آن صحبت خواهد شد.

۲-۹- نقش تولیدات پراکنده در بازار برق

تولیدات پراکنده در تأمین ظرفیت موردنیاز در پیک، تغذیه پشتیبان جهت بارهای حساس، افزایش کیفیت برق و بهره­وری مناسب با بهره گرفتن از تکنولوژی همزمان برق و حرارت نقش بسزایی دارند. این ویژگی­ها قابلیت استفاده تولیدات پراکنده را برای کل مشترکین اعم از تجاری، صنعتی و خانگی و حتی عرضه در بازارهای انرژی فراهم نموده است. کلیدی­ترین دلیل توسعه DGدر شرایط رقابتی بازار برق، تأمین نیازهای اساسی مصرف­ کنندگان می­باشد [۱۸و ۱۹].
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

مشکل پیشروی این تولیدات بالا بودن هزینه سرمایه ­گذاری اولیه و هزینه تولید در مقایسه با نیروگاه­های بزرگ، همچنین محدودیت تکنولوژیکی این تولیدات و برخی قوانین مربوط به بازار برق در برخی کشورها و نحوه اتصال آن­ها به شبکه می­باشد.
برخی از این مشکلات را نیز می­توان با بهره گرفتن از حرارت خروجی، افزایش سطح قابلیت اطمینان، جلوگیری از محدودیت­های تأمین بار در ساعات پیک، کاهش جهش­های قیمتی برق، کاهش هزینه­ های انتقال، کاهش تلفات و افزایش انعطاف­پذیری بازیگران بازار متعادل نمود.
برای بیان مزایای این تولیدات به­ طور خلاصه می­توان به موارد زیراشاره نمود:
کاهش کسری تولید و جهش­های قیمتی: قیمت برق در ساعاتی که در شبکه حادثه­ای رخ می­دهد و یا دچار کمبود می­گردد، به‌شدت افزایش می­یابد، به‌گونه‌ای که در برخی از بازارها این قیمت گاهی تا ۱۰۰ برابر نیز افزایش می­یابد. ازاین‌رو استفاده مصرف­ کنندگان از منابع تولید پراکنده می ­تواند کمک قابل‌توجهی به مصرف­ کنندگان و شرکت­های تأمین‌کننده برق نماید. در این شرایط با کاهش بار مصرفی می­توان در کاهش و کنترل قیمت برق نقش مؤثری ایفا نمود.
استفاده از منابع تولید پراکنده می ­تواند باعث کاهش قدرت بازار و ریسک ناشی از افزایش قیمت برق خریداری‌شده از شبکه گردد.
با بهره گرفتن از این تولیدات می­توان از هزینه­ های سرسام­آور مربوط به توسعه شبکه انتقال و میزان پرداختی مصرف­ کنندگان بابت خدمات انتقال جلوگیری نمود.
نصب تولیدات پراکنده باعث کاهش میزان و مدت‌زمان خاموشی و همچنین کاهش خسارت­های پرداختی به مشترکین می­گردد.
کاهش ریسک دسترسی به خطوط انتقال: یکی از شرایط اساسی در رقابتی بودن بازار دسترسی یکسان و آزاد کلیه تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان به خطوط انتقال می­باشد، لیکن در اکثر موارد به دلیل بارگیری و پرشدگی خطوط انتقال، امکان دسترسی کلیه مصرف­ کنندگان به خطوط انتقال موجود نمی ­باشد. یکی از راه­کارهای پیشنهادی به مصرف­ کنندگان جهت تأمین انرژی موردنیاز در مناطقی که خطوط انتقال دچار پرشدگی می­باشند، استفاده از این تولیدات جهت کاهش ریسک مربوط به امکان دستیابی به خطوط می­باشد.

۲-۱۰- خلاصه و نتیجه ­گیری

در این فصل مروری بر تکنولوژی­های تولید پراکنده، مشخصات آن­ها، دسته­بندی و اصول کارکرد آن­ها صورت گرفت. ازآنجایی‌که هدف از این پایان نامه برنامه­ ریزی بهره ­برداری از منابع تولید پراکنده، ذخیره­سازها و اجرای راه­کارهای مدیریت مصرف است، لذا ضروری است که ضمن آشنایی با این منابع، منابعی در مطالعات در نظر گرفته شوند که اولاً در شبکه قدرت هوشمند امروزی رو به رشد بوده و ثانیاً بحث­های جذابی را در محیط رقابتی با وجود عدم قطعیت‌های زیاد مطرح کنند.
در بین منابع موردمطالعه، منابع بادی به خاطر افزایش نرخ نفوذ آن­ها، عدم قطعیت بالا و همچنین وجود چالش­های زیاد برای شرکت آن­ها در بازار برق به عنوان یکی از منابع در نظر گرفته شده و در فصل­های بعد به‌تفصیل راجع به آن­ها بحث خواهد شد. در بین ذخیره­سازها نیز خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه ازجمله ذخیره­سازهای نوین شناخته می­شوند که روند توسعه آن­ها چشمگیر بوده و همچنین در بحث بازار رقابتی مباحث جالبی را مطرح می­ کنند.
علاوه بر این منابع و به دلیل هوشمند شدن شبکه قدرت، بهره­ گیری از راه­کارهای مدیریت مصرف همچون منابع سمت تولید رو به رشد می­باشد. راجع به برنامه­ ریزی بهره-برداری این منابع در فصل­های بعد بحث خواهد شد.

فصل سوم

مروری بر برنامه­ ریزی بهره ­برداری از منابع بادی،

خودروهای قابل اتصال به شبکه و راه­کارهای مدیریت مصرف

۳-۱- مقدمه
در فصل قبل منابع تولید پراکنده و ذخیره­سازها موردمطالعه واقع شدند. در این پایان نامه از بین منابع تولید پراکنده منابع تجدید پذیر و در رأس آن­ها منابع بادی موردمطالعه قرار خواهد گرفت. علت این مسئله افزایش نرخ نفوذ این منابع و همچنین عدم قطعیت‌های موجود این منابع می­باشد که باعث افزایش جذابیت مطالعات می­گردد. از طرف دیگر در بین ذخیره­سازها نیز خودروهای برق ده قابل اتصال به شبکه موردمطالعه واقع خواهد شد.
بنابراین در این فصل این دو نوع از منابع به‌طور دقیق­تری موردمطالعه واقع خواهد شد. نکته مهم دیگری که از نوآور­های این پایان نامه می­باشد در نظر گرفتن راه­کارهای مدیریت مصرف در کنار این منابع جهت افزایش انعطاف­پذیری این منابع و همچنین کاهش قیمت برق می­باشد. ازآنجایی‌که مطالعات در محیط رقابتی صورت گرفته است، قیمت برق ثابت نبوده و با شرکت مشترکین در قیمت دهی، قیمت برق قابل‌تغییر خواهد بود. در این فصل ابتدا مروری بر منابع بادی، خودروهای برق ده قابل اتصال به شبکه و همچنین راه­کارهای مدیریت مصرف موردمطالعه واقع خواهد شد. سپس مروری بر برنامه­ ریزی بهره-برداری این منابع صورت خواهد گرفت.

۳-۲- منابع بادی

همان­طور که قبلاً نیز بیان شد منابع بادی به علت تولید تصادفی و نوسانی خود و همچنین به علت هزینه­ های سرمایه ­گذاری بالا نیازمند یکسری سیاست­های حمایتی در بحث برنامه­ ریزی بهره ­برداری می­باشند. با توجه به بحران در قیمت سوخت­های فسیلی و همچنین کاهش روزبه‌روز این منابع کشوری در آینده موفق خواهد بود که سهم عمده­ای از منابع انرژی الکتریکی خود را در آینده از این منابع تأمین کند. از طرف دیگر با افزایش اهمیت مسائل زیست­محیطی در جوامع، دولت­ها مجبور به پیاده­سازی و اجرای طرح­هایی جهت حمایت از به‌کارگیری بیشتر منابع بادی در سیستم قدرت با بهره گرفتن از استانداردهای اجباری استفاده از منابع بادی^[۲۸] گردیده­­اند.
کارهایی که تاکنون در زمینهٔ توسعه منابع انرژی بادی صورت گرفته است شامل تشویق­های حمایتی، تقویت شبکه، حمایت درزمینهٔ هزینه­ های بهره ­برداری و ایجاد زیرساخت­های حمایتی
می­باشد. با این‌ وجود در زمینهٔ مسائل اقتصادی و تأثیرات این منابع بر بازار برق مطالعات زیادی انجام نشده است. در این فصل از پایان نامه ضمن ارائه سیاست­های حمایتی از منابع بادی، مسائل مربوط به بهره ­برداری آن­ها در محیط رقابتی نیز موردمطالعه واقع خواهد شد.

۳-۲-۱- سیاست­های حمایتی^[۲۹] منابع بادی

درصورتی‌که درآمد حاصل شده در بازار انرژی نتواند هزینه­ های مربوط به سرمایه ­گذاری موجود و یا بقای ظرفیت­های موجود را تأمین کند، باید به فکر مکانیزم جدید بود. این مکانیزم­ ها شامل دو نوع مکانیزم قیمت­ گذاری می­باشد. نوع اول درآمد شامل پرداخت در قبال انرژی و برحسب دلار بر مگاوات ساعت می­باشد. درآمد دوم در قبال ظرفیت و برحسب دلار بر مگاوات می­باشد. این مکانیزم باعث می­ شود که عملکرد بازار اولیه انرژی مختل نشود و پشتیبانی برای توسعه نیروگاهها نیز از طریق پرداخت ظرفیت تأمین شود. درواقع مکانیزم بازار ظرفیت راه­کاری بوده که برای پشتیبانی منابع تولید انرژی مورداستفاده قرار می­گیرد.
نکته بسیار مهمی که باید در نظر گرفته شود این است که تحلیل دقیقی برای ارزیابی اینکه در چه مواردی، در چه شرایطی و چه مقیاس جغرافیایی اجرای این مدل­ها به­صرفه خواهد بود، صورت گیرد. این مسئله بخصوص در بازارهای اروپا که سیستم­های الکتریکی تشکیل حلقه می­ دهند و ارتباطات بین شبکه­ ها زیاد است، کاربردی است. علاوه بر این، وجود مکانیزم پرداخت ظرفیت ممکن است که جهش­های قیمت را کمتر کند. جهش­های قیمت یک مسئله نگران‌کننده برای دولت­ها و سرمایه ­گذاران می­باشند [۳۱].
حال باید دید که برای منابع بادی که دارای هزینه سرمایه ­گذاری بالاتر و همچنین عدم قطعیت بیشتر هستند، چه راه­کارهایی می­توان در نظر گرفت. با توجه به بالا بودن هزینه سرمایه ­گذاری منابع بادی، یکسری سیاست­های حمایتی برای این منابع باید در نظر گرفته شود.
بر این اساس مشخص کردن چارچوب پایدار و شفاف برای موفقیت و پیوسته بودن افزایش به‌کارگیری منابع بادی ضروری است. نکته­ای که در این مورد دارای اهمیت زیادی می­باشد این است که نحوه اجرا و چارچوب کلی این سیاست­ها باید به­گونه ­ای باشد که با رقابتی بودن بازار مغایرت نداشته باشد. بیشتر سیاست­های حمایتی در نظر گرفته شده طی سالیان اخیر در شبکه ­های برق برخی کشورها از قبیل آلمان، اسپانیا و دانمارک که سهم قابل‌توجهی از تولید خود را از منابع بادی تأمین می­ کنند، بر اساس تشویق­هایی است که در زمان بهره ­برداری و به ازای هر مگاوات تولیدی به این منابع پرداخت می­ شود.

۳-۳-تأثیر منابع بادی بر بهره ­برداری در محیط رقابتی

بر اساس دستورالعمل اخیر ۲۰۰۹/۲۸/ECدر اروپا، سهم مشخصی از مصرف انرژی برق (حدود ۲۰ درصد) تا سال ۲۰۲۰ از منابع تجدید پذیر خواهد بود. اگر از دیدگاه تولید به مسئله نگاه شود، سهم منابع تولید تجدید پذیر در اروپا باید بیش از ۲۰ درصد (بین ۳۰ تا ۳۵ درصد) باشد. یکی از دلایل این مسئله می ­تواند عدم قطعیت و تصادفی بودن منابع تجدید پذیر بخصوص منابع بادی و فتوولتاییک باشد. از بین منابع انرژی تجدید پذیر که ۲۰ درصد از منابع تولید را تا سال ۲۰۲۰ تشکیل خواهند داد، منابع بادی با ۴۲ درصد و فتوولتاییک با ۴ درصد، به­ طور تقریبی حدود ۵۰ درصد از سهم منابع تجدید پذیر خواهند بود. ۵۰ درصد بقیه نیز به نیروگاه­های آبی و بیوماس اختصاص دارد که به ترتیب حدود ۳۱ درصد و ۲۲ درصد از ظرفیت نصب­شده منابع تجدید پذیر را به خود اختصاص خواهند داد [۳۱].
نیروگاه­های آبی و بیوماس نسبت به منابع بادی و فتوولتاییک انعطاف­پذیرتر بوده و کنترل­پذیرتر می­باشند. به همین دلیل به‌کارگیری منابع بادی و فتوولتاییک همراه با یک سری چالش در سیستم قدرت می­باشد. در این پایان نامه از منابع بادی استفاده شده است. با توجه به این مباحث می­توان گفت که منابع بادی دارای بیشترین تأثیر بر شکل­دهی مجدد بازار برق و شبکه قدرت در یک دهه آینده می­باشند؛ با افزایش توسعه منابع تجدید پذیر و به‌طور خاص منابع بادی، نیاز به نیروگاه­های سوخت فسیلی کاهش می­یابد. این مسئله به‌طور چشم­گیری بهره ­برداری نیروگاه­های سنتی موجود را تحت تأثیر قرار می­دهد. با توسعه منابع تجدید پذیر نیاز به نیروگاه­های بار پایه انعطاف­پذیر از قبیل نیروگاه­های هسته­ای و CCS^[30] هنوز وجود دارد، با این تفاوت که این منابع در ساعات کمتری نسبت به بازار برق کنونی بهره ­برداری خواهند شد. در بازار برق جدید نیاز به خدمات جانبی جهت بالانس و تعادل سیستم بیش از بازار کنونی می­باشد. همچنین برای کاهش تراکم خطوط، نیاز به دیسپاچ مجدد^[۳۱] بیشتری می­باشد.
افزایش میزان منابع تجدید پذیر باعث کاهش واردات سوخت­های فسیلی و همچنین کاهش سودآوری نیروگاه­های سنتی می­گردد. این مسئله باعث می­ شود که سرمایه ­گذاری مناسب در این زمینه صورت نگیرد. علاوه بر این، به علت وابستگی منابع تجدید پذیر به شرایط آب و هوایی، با توسعه این منابع و افزایش سهم آن­هادر بازار برق، تغییرات کوتاه‌مدت^[۳۲] بازار افزایش می­یابد؛ بنابراین به‌طورکلی می­توان گفت که به‌کارگیری منابع بادی با نرخ نفوذ بالا زمانی امکان­ پذیر است که یک سری تغییرات در ساختار بازار صورت گیرد [۳۲ و ۳۳].

۳-۴-تأثیر منابع بادی بر دینامیک­های قیمت بازار عمده­فروشی

۳-۴-۱- تغییرات کوتاه­مدت قیمت

همان­طور که قبلاً نیز بیان شد، قیمت نهایی^[۳۳] برق تولید شده توسط منابع بادی به نسبت منابع سنتی بسیار پایین است. هزینه نهایی منابع بادی در بازار بسته به میزان مورد انتظار انرژی باد متفاوت می­باشد. این تغییرات باعث شیفت منحنی قیمت-تولید می­گردد که این مسئله در شکل (۳-۱) نشان داده شده است.
بسته به میزان تزریق انرژی باد و منحنی توان تولیدی و مصرفی واقعی دیگر شرکت­ کنندگان بازار، قیمت ساعت‌به‌ساعت بازار نسبت به حالتی که منابع بادی حضور ندارد، بیشتر خواهد بود[۳۱].

شکل (۳-۱): جابجایی منحنی به علت تولید منابع تجدید پذیر

درحالی‌که بهره­بردار نیروگاه سنتی می ­تواند تقریب قابل­اطمینانی از میزان و مدت‌زمان منابع خود داشته باشد، حضور منابع بادی می ­تواند منحنی تقدم بهره ­برداری از نیروگاه­ها را غیرقابل‌پیش‌بینی کند. این مسئله می ­تواند منجر به افزایش ریسک و هزینه و تغییرات زیاد قیمت در منحنی تولید گردد.
از طریق جمع­آوری خروجی منابع بادی(به­خصوص نیروگاه­های(off-shore) در کنار یکدیگر می­توان تغییرات ساعتی تولید منابع بادی را کاهش داد. این مسئله تا زمانی که اندازه بازار به میزان کافی برای جذب سهم قابل‌توجهی از منابع بادی بزرگ باشد صدق می­ کند. علاوه بر این، بایستی ارتباط مناسبی بین اجزای بازار برقرار باشد تا اینکه از منابع تولید متغیر به‌ویژه منابع بادی به صورت بهینه­تری بهره ­برداری گردد. تنها درزمانی که مزارع مختلف بادی با یکدیگر یکی شوند و باهم ارتباط داشته باشند، می­توان تغییرات در قیمت برق را که از تغییرات تولید منابع بادی ناشی می­ شود، کاهش داد[۳۴].

۳-۴-۲- قیمت­های منفی