شکل ۵-۱۵: روند همگرایی الگوریتم PSO 70

چکیده

با بروز تجدید ساختار در صنعت برق، تولید کنندگان صنعت برق به عنوان نهادهای مستقل در بازار برق حضور پیدا می کنند. در واقع نیروگاه ها باید برق تولیدی خود را به بازار برق عرضه کنند و از طریق بازار برق تسویه مالی صورت می گیرد. در این تحقیق مساله استراتژی بهینه قیمت دهی برای یک تولید کننده مطرح شده است. هدف اصلی از طرح مساله کسب حداکثر سود ممکن از فروش برق در یک دوره اجرای بازار می باشد. محدودیتهای فنی نیروگاه مانند محدودیت فیزیکی تولید، محدودیت نرخ تغییرات خروجی، محدودیت زمان خاموش/روشن ماندن نیز در تعریف مساله لحاظ شده است. برای در نظر گرفتن استراتژی سایر رقبا در بازار نیز از مدل احتمالی برای قیمت بازار استفاده شده است. حل مساله بهینه سازی موجود از یک الگوریتم ترکیبی استفاده شده است. پایه الگوریتم مورد نظر PSO می باشد که برای بهبود کارایی این الگوریتم از منطق الگوریتم gso در آن استفاده شده است. در بخش مطعات عددی مساله مورد نظر برای یک تولید کننده نمونه در بازار برق ایرن حل شده است. نتیجه مطالعات عددی نشان می دهد روش مورد نظر قادر است استراتژی مناسبی در بازار برق پیشنهاد کند. ضمن اینکه سود ژنراتور در تمامی ساعات مثبت بوده است. همچنین در ساعاتی که تغییرات قیمت بازار برق زیاد بوده است، میزان قیمتهای ارائه شده کمتر از مقدار میانگین و در ساعاتی که تغییرات قیمت بازار کم بوده است، قیمتهای ارائه شده بیشتر از میانگین قیمت بازار بوده است.

کلمات کلیدی: استراتژی بهینه قیمت دهی، صنعت برق، الگوریتم دینامیکی pso

فصل اول:

مقدمه ای بر روند تجدید ساختار و بازار برق

۱-۱- مقدمه

با توسعه سیستمهای قدرت، ملاحظات زیست محیطی و اقتصادی از یک طرف و مساله امنیت و تداوم کار مطمئن سیستم از سویی دیگر چالشهایی را پیشروی برنامهریزان، طراحان و بهرهبرداران سیستم قرار داده است. این مسائل باعث شده تا در دهه های اخیر محققان به تحقیق راجع به حل این چالشها در صنعت برق بپردازند.
در گذشته سیستمهای قدرت دارای ساختار عمودی^[۱] بودند، به این معنی که تولید انرژی الکتریکی، انتقال و توزیع آن در یک منطقه، توسط یک واحد کنترل انجام میشد. مصرفکنندگان کوچک و بزرگ انرژی مورد نیازشان را از دولت خریداری میکردند و سیستم بازار برق، تک قطبی^[۲] (انحصاری) بود. در واقع دولتها با احداث نیروگاههای کوچک و بزرگ در نقاط مختلف کشور یا منطقه و انتقال آن به محلهای مصرف و توزیع، بازار برق را اداره میکردند و بر کل سیستم توسط مرکزی واحد نظارت داشتند. با گسترش روز افزون سیستمهای انرژی الکتریکی و استفاده بهینه از منابع و رقابتهای اقتصادی و محدودیتهای زیست محیطی، گرایش به بازار چند قطبی(رقابتی) توسعه یافت و نیاز به آن باعث شد تا دولتها به تشویق شرکتها و بنگاههای اقتصادی جهت سرمایهگذاری و مشارکت در صنعت برق روی آورند. این تغییر قوانین و اعمال تشویقهای اقتصادی دولتها جهت کنترل رشد فزاینده صنعت برق، تحت عنوان مقرراتزدایی^[۳] مطرح شد.
این امر که خصوصیسازی صنعت برق را در بخشهای تولید و فروش در پی دارد، در سال ۱۹۸۲ میلادی در شیلی، ۱۹۹۲ در آرژانتین و سپس در کشورهای بولیوی، پرو، گواتمالا، کلمبیا، السالوادور، پاناما، برزیل، مکزیک، اسکاتلند، ایرلند شمالی، نروژ، انگلستان، اسپانیا، هلند و بخشهایی از ایالات متحده آمریکا به شیوه های مختلفی اجرا شده است[۱].
در سیستم بازار برق چند قطبی، خریداران میتوانند عرضهکننده انرژی را انتخاب کنند. با تامین سرویس بهتر و انرژی ارزانتر، خریداران بیشتری جذب میشوند که این کار سود بیشتری عاید عرضهکننده مینماید و از طرفی خریداران نیز منافع بیشتری میبرند. عرضهکنندگان یا تامینکنندگان انرژی کارگزارانی^[۴] هستند که انرژی را به مشتری میفروشند. هرچند که ممکن است آنها تولیدکننده نباشند، اما میتوانند سهم تولید نیروگاهها را بخرند. این ساختار جدید سیستم قدرت، مفاهیم گذشته را به چالش میکشد. در گذشته تمرکز تحقیقات روی فرمولسازی برخی محدودیتهای عملی از قبیل دامنه ولتاژ شینها، محدودیتهای تولید، ظرفیت خطوط انتقال، محدودیتهای احتمالی، ملاحظات محیطی و مسائلی از این قبیل بود.
جهت تضمین دسترسی آزاد^[۵] عرضهکنندگان و خریداران به سیستم انتقال، بهرهبرداری از سیستم انتقال مستلزم مستقل بودن از سهام^[۶] بازار است. بهرهبرداران مستقل سیستم^[۷] نقش هماهنگساز مرکزی را ایفا میکنند، و با فراهم کردن امنیت و قابلیت اطمینان سیستم مسئولیت مهم خود را به انجام میرسانند. همچنین ISO درجه کیفیت و امنیت سیستم را تضمین مینماید.
محیطهای انتقال و توزیع در سیستمهای رقابتی با دسترسی باز بوده و مسائل مرتبط با آنها، اهمیت انکارناپذیری دارد. در ساختارهای مدیریتی شبکه، خواه به صورت ترکیب بهره بردار سیستم^[۸] و بهره بردار بازار^[۹] و خواه به صورت بهره بردار مستقل سیستم، سیستمهای انتقال به عنوان بزرگراههای انتقال انرژی نقش ویژهای را به خود اختصاص دادهاند. در سیستم SO+MO اداره بازار رقابتی و تمام موارد مرتبط با قراردادهای خرید و فروش، از بهره بردار شبکه جداست، اما در ساختار ISO هر دو مورد مذکور توسط بهره بردار مستقل شبکه انجام میشود. ساختارهای مدیریتی شبکه در شکل (۱-۱) نشان داده شده است[۸].

شکل ۱-۱: ساختارهای مدیریتی شبکه

۱-۲- ساختار سنتی صنعت برق

تقریبا در تمام کشورها و در صد ساله اخیر، صنعت برق به صورت انحصاری بوده و تحت نظارت دولت قرار داشته است. این صنعت به صورت یک انحصار یکپارچه و با ساختار عمودی فعالیت میکرده و مالکیت کلیه تاسیسات تولید، انتقال و توزیع در اختیار شرکت برق ملی یا محلی قرار داشته است و فقط این شرکت مجاز به تولید، انتقال، توزیع و فروش برق در قلمرو خدماتی خود و همچنین موظف به تامین نیاز تمام مصرفکنندگان نه الزاما آنهایی که سود آورند، بوده است. شیوه های عملیاتی و کسب و کار این شرکتها میبایست مطابق با رهنمودها و قواعدی بود که توسط ناظرین دولتی تامین میگردید و نرخهای شرکت برق نیز مطابق با مقررات تنظیمی دولت بود. همچنین دولت تضمین میکرد که این نرخهای تنظیمی یک حاشیه سود عادلانه و منطقی بالاتر از هزینه ها را برای شرکت برق به همراه داشته باشد[۲].

شکل ۱-۲: ساختار سنتی صنعت برق (VIM)

۱-۲-۱- معیارهای ساختار سنتی صنعت برق

رهنمودها، قواعد و مقررات ساختار سنتی برق دارای مشخصه های مهم به شرح جدول (۱-۱) میباشد [۳].

جدول ۱-۱: مشخصات کلیدی صنعت برق سنتی

معیار

توضیحات

امتیاز انحصاری

فقط شرکت برق ملی یا محلی مجاز به تولید، انتقال، توزیع و فروش برق در منطقه خدماتی خود میباشد.

تعهد تغذیه^[۱۰]

شرکت باید برای تمامی مصرفکنندگان در منطقه خدماتی خود، تغذیه کافی و با کیفیت را فراهم نماید.

نظارت^[۱۱]

شیوه های عملیات مالی شرکت باید مطابق با رهنمودها و قواعد ناظران دولتی باشد.

بهرهبرداری با حداقل هزینه^[۱۲]

بر مبنای صورتحساب مصرفکنندگان فعالیت شرکت باید به نحوی باشد که درآمد کل آن حداقل شود.

نرخهای تنظیم شده

نرخهای شرکت (قیمتها)، میبایست مطابق با مقررات تنظیمی دولت باشد.

اطمینان از نرخ بازگشت^[۱۳]

شرکت درصورت رعایت کردن رهنمودها، قواعد و مقررات وضع شده، از بازگشت عادلانه سرمایهاش مطمئن میشود.