شرکت‌های انتقال برق^[۲۴]: شرکت‌های انتقال برق احداث‌کننده، مالک و بهره‌بردار تجهیزات انتقال نظیر خطوط، کابل​ها، ترانسفورماتورها و ادوات جبرانسازی توان راکتیو هستند. این شرکت‌ها تجهیزات انتقال را طبق فرامین اپراتور مستقل سیستم مورد بهره‌برداری قرار می‌دهند.
شرکت‌های توزیع برق^[۲۵]: شرکت‌های توزیع برق مالکیت و امتیاز بهره‌برداری از شبکه​های توزیع را به عهده دارند. در شرایط سنتی، این شرکت‌ها انحصار فروش انرژی الکتریکی به تمام مصرف‍کننده‌های متصل به شبکه خود را دارا بودند در صورتی که در محیط کاملا مقررات‌زدایی شده، فروش انرژی به مصرف‌کننده‌ها از عملیات بهره‌برداری، نگه‌داری و توسعه شبکه توزیع، تفکیک شده‌است.
خرده‌فروشان انرژی^[۲۶]: خرده‌فروشان، انرژی الکتریکی را در یک بازار عمده‌فروشی خریداری کرده و آنرا به مصرف‌کنندگانی می‌فروشند که تمایل یا اجازه شرکت در بازار عمده‌فروشی را ندارند.
اپراتور مستقل سیستم^[۲۷]: اپراتور مستقل سیستم مسئولیت اصلی حفظ ایمنی سیستم قدرت را بر عهده دارد. لفظ مستقل بدین علت اطلاق می​شود که در یک محیط رقابتی، سیستم باید به‌ گونه‌ای بهره‌برداری شود که به نفع یا ضرر هیچ یک از شرکت‌کننده‌های بازار نباشد. بطور معمول ISO تنها مالک دارایی‌های مربوط به محاسبات و مخابرات است که برای نظارت و کنترل سیستم قدرت مورد نیاز می‌باشند.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

قانونگذار سیستم^[۲۸]: قانونگذار عموماً نهادی است دولتی، که مسئول تضمین بهره‌برداری عادلانه و پربازده در بخش صنعت برق می‌باشد. این نهاد قوانین بازار برق را تعیین یا تأیید کرده و موارد مشکوک در استفاده نادرست از این بازار را بررسی می‌کند.
مصرف کنندگان بزرگ^[۲۹]: در محیط بازار، مصرف‌کنندگان بزرگ می‌توانند با خرید مستقیم انرژی الکتریکی مورد نیاز از بازار برق، نقش فعالی ایفا کنند. همچنین بعضی از مصرف‌کنندگان بزرگ، قابلیت کنترل بار خود را به عنوان ابزاری که به کنترل سیستم کمک کند به ISO پیشنهاد می‌دهند.

انواع مدل‌های بازار برق

در یک تقسم‌بندی کلی می‌توان انواع مدل‌های بازار برق را به سه دسته عمده طبقه‌بندی نمود:
۱- مدل اشتراکی^[۳۰]: در این نوع بازار کلیه تولید‌کنندگان و مصرف‌کنندگان، پیشنهادات عرضه و تقاضای خود را به بهره‌بردار بازار برق ارائه می‌نمایند. سپس بهره‌بردار بازار پس از اجرای بازار، میزان قیمت و میزان برنده شدن هر یک از اعضا را تعیین می‌کند.
۲-مدل قراردادهای دوجانبه^[۳۱]: در این مدل عرضه‌کنندگان و مصرف‌کنندگان برق، به شکل دوجانبه در رابطه با قیمت و میزان توان مورد معامله به توافق می‌رسند. پس از انجام توافق به‌منظور عقد قرارداد لازم است اطلاعات مربوط به میزان تولید، نقطه تزریق توان، نقطه تحویل توان و زمان قرارداد به اطلاع بهره بردار مستقل سیستم قدرت رسانده شود.
۳- مدل ترکیبی^[۳۲]: مدل ترکیبی آمیزه‌ای است از مدل اشتراکی و مدل قرارداد دو جانبه. آزاد بودن مشتری در داشتن حق انتخاب نحوه خرید این امکان را می‌دهد که از میان انتخاب‌های گوناگون، روشی را انتخاب نماید که نیازهای وی را به بهترین وجه ممکن بر آورده سازد.

فصل دوم
مقدمه موضوع پایان نامه

مقدمه

در ابتدای تولید الکتریسیته و آغاز مصرف انرژی الکتریکی منابع کوچک و پراکنده ای نظیر رودخانه‌ها و توربین‌های کوچک آبی برای تولید انرژی الکتریکی به کار گرفته شدند.در واقع ایده‌ی تولید پراکنده ایده‌ای قدیمی و مربوط به اواخر قرن ۱۹ میلادی است. با پیشرفت سریع صنعت برق و ساخت ماشین‌های عظیم الجثه‌ی تولید کننده و دریافت کننده‌ی انرژی برق،مولدهای کوچک و محلی انرژی به نیروگاه‌های چند صد مگاواتی که شمار زیادی از مصرف کنندگان دور و نزدیک را تحت پوشش قرار می‌دهند تبدیل شدند.اکنون پس از گذشت نزدیک به‌یک قرن از بهره‌برداری انسان از انرژی الکتریکی برای تامین رفاه و آسایش بیشتر، طراحان و برنامه ریزان صنعت برق در سراسر دنیا به ایده‌ی صنعت برق در سراسر دنیا به ایده‌ی تولید پراکنده روی آورده و در جهت کوچک سازی حجم مراکز تولید و سطح تحت پوشش آن‌ها تلاش می‌کنند.
در شبکه‌های امروزی، به خصوص با روند رو به رشد خصوصی سازی و رقابتی شدن بازار برق، هدف اولیه شرکت‌های توزیع، پایین آوردن هزینه‌های مربوط به بهره‌برداری، نگه داری، ساخت شبکه و مشترکین می‌باشد. یکی از موثرترین روش‌ها برای پاسخ گویی به رشد بار و نیز تامین سطح مشخصی از قابلیت اطمینان، استفاده از تولیدات پراکنده است.امروزه با تغییر ساختار سیستم‌های قدرت به منظور بهینه‌سازی آن‌ها و تغییر ساختار از شکل سنتی به قالب جدید استفاده از منابع تولید پراکنده اهمیت انکار ناپذیری دارد.
درتولید پراکنده که به طورکلی به تولید درمقیاس کم و در نزدیکی محل مصرف گفته می‌شود، در اغلب موارد از منابع تجدیدپذیر مانند باد، فتوولتائیک، بیوماس،زمین گرمایی، امواج اقیانوس و غیره استفاده می‌شود. ازطرفی به دلیل زمان کم طراحی و نصب و پایین بودن هزینه بهره برداری و نگهداری، دربازار رقابتی کنونی بسیار مورد اقبال قرار گرفته است و اخیراً در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه طرفداران خود را یافته و استفاده از آن شتاب گرفته است.
ریز شبکه به مجموعه ­ای از واحدهای تولیدی کوچک به همراه سیستم­های ذخیره کننده انرژی و بارهایی اتلاق می­ شود که می­توانند به تنهایی در یک شبکه بزرگتر عمل نمایند و کنترل خودگردان داشته باشند. در مفهوم ریز شبکه­ ها یک واسط الکترونیکی قابل کنترل و دارای انعطاف وجود دارد که رابط بین ریز شبکه و شبکه قدرت بالادست است.
ریزشبکه‌ها دارای مزایای اقتصادی و فنی زیادی هستند که از انگیزه‌های ترغیب کننده برای حرکت به سمت ریز شبکه می‌توان به کاهش انتشار گازهای آلاینده، بهره وری انرژی ، تنوع منابع انرژی، دسترسی به منابع تولیدی کوچک، سهولت یافتن مکان برای ژنراتورهای کوچک، زمان ساخت و هزینه سرمایه‌گذاری کمتر برای نیروگاه‌های کوچک تر و کاهش هزینه‌های انتقال انرژی الکتریکی اشاره کرد.
یک بحث کلی برای تولیدات پراکنده، جنبه­ های فنی مربوط به کنترل تولیدکنندگان مقیاس کوچک^[۳۳] می­باشد که اگرچه پیچیدگی خاص خود را دارد اما پیشرفت­های اخیر در زمینه ­های سنسورهای هوشمند در روش‌های کنترلی بهینه حل مسأله را تا حدی آسان ساخته است. از طرفی ریز شبکه­ ها به دلیل قابلیت کنترل خودگردان خود نیازمند یک شبکه کنترل محلی و اصلی بی عیب و نقص می­باشند تا مدیریت هوشمند بار- تولید همواره برقرار بماند.
همچنین به علت وجود عدم قطعیت های مختلف در رابطه با تولیدات پراکنده، میزان مصرف انرژی و قیمت بازار خرده فروشی با یک مسئله بهینه سازی تصادفی روبر هستیم. در همین راستا برنامه­ ریزی و کنترل دقیق منابع انرژی در ریزشبکه­ها با درنظر گیری بازار خرده فروشی از درجه اهمیت بالایی برخوردار است ، زیرا بهبود بهره ­برداری از یک شبکه چه از لحاظ اقتصادی و چه از نقطه نظر زیست محیطی و کاهش آلودگی در گرو این مهم خواهد بود و لذا ارائه روش­های بهینه‌سازی مناسب در جهت رفع این مشکل امری لازم و ضروری است.

شرح موضوع پایان نامه

کنترل تولیدات پراکنده در بازار خرده فروشی با بهره گرفتن از واحدهای ارزان قیمت و خاموشی واحدهای گران قیمت حاصل می­ شود. پس در مسئله برنامه­ ریزی مشارکت واحدها^[۳۴] هدف یافتن نقطه بهینه­ای از روشن و خاموش بودن واحدها است که بتوان با کمترین هزینه (هزینه سوخت و آلودگی) انرژی و رزرو چرخان مورد نیاز سیستم را تامین نمود.
از طرف دیگر نگرانی­های زیست محیطی ناشی از آلودگی واحدهای تولیدی با سوخت فسیلی در سال‌های اخیر باعث رشد استفاده از منابع تجدیدپذیر و افزایش نفوذ این واحدها در شبکه شده است. هرچند این منابع دارای آلودگی نیستند اما ماهیت تصادفی آن‌ها باعث بوجود آمدن مسئله عدم قطعیت در برنامه­ ریزی مشارکت واحدها می­ شود. پس مسئله برنامه‌ریزی مشارکت واحدها باید با در نظر گرفتن این عدم قطعیت در مسئله با بهره گرفتن از روش مونت کارلو حل شود.

مروری بر ادبیات موضوع

موضوع کنترل و برنامه ریزی تولیدات پراکنده در سیستم­ قدرت یکی از موضوعات اساسی است. از طرفی یک فاکتور مهم آن بحث بزرگی ابعاد این مسئله است که باعث پیچیدگی آن شده است. تاکنون روش‌های مختلفی برای حل این مسئله بیان شده است که از جمله آن­ها می‌توان به روش‌های برنامه­ ریزی پویا^[۳۵]، روش لاگرانژ^[۳۶]، برنامه­ ریزی با الگوریتم‌های هوشمند مانند الگوریتم ژنتیک^[۳۷]، الگوریتم اجتماع ذرات^[۳۸]، روش سلسله مراتبی، روش از مدار خارج کردن^[۳۹]، روش یکایک شماری جامع^[۴۰]، لیست حق تقدم^[۴۱]، روش تابو^[۴۲]، روش شبیه­سازی آنلینگ^[۴۳] اشاره کرد. در زیر به شرح مختصر بعضی از روش­های برنامه­ ریزی مشارکت واحدها می­پردازیم.

روش یکایک شماری جامع^[۴۴]:

در روش یکایک شماری جامع ابتدا همه ترکیبات ممکن خاموش و روشن بودن واحدها در افق برنامه‌ریزی مشخص شده و سپس در بین این ترکیبات، ترکیبی که حداقل هزینه را داشته باشد، جواب مسئله برنامه­ ریزی مشارکت واحدها خواهد بود. این روش ساده است و یک جواب بهینه دقیق را فراهم می‌سازد. ولی این روش یک روش بسیار وقت‌گیر است. چون بایستی همه ترکیبات مسئله برنامه­ ریزی مشارکت واحدها جستجو شود. به طور مثال اگر N واحد داشته باشیم ۲^N-1 حالت در هر ساعت وجود دارد که از این مقدار بعضی از حالت‌های آن ممکن است. از این روش تنها به خاطر زمان بالای اجرای برنامه و حجم بالای محاسبات و نیاز به حافظه کامپیوتری زیاد استفاده کمی می­ شود[۱].

روش لیست حق تقدم

لیست حق تقدم ساده می‌توان بوسیله مرتب کردن واحدهای تولیدی بوسیله میانگین هزینه بار کامل^[۴۵] (AFLC) بدست می ­آید. این هزینه (AFLC) با ضرب نرخ خالص حرارتی واحد تولیدی در بار کامل در هزینه سوخت بدست می ­آید. در مسئله برنامه­ ریزی مشارکت واحدها، واحدهای اولیه لیست را که قیود حداقل زمان خاموشی آن‌ها رعایت شود به صورت تک تک در مدار قرار می‌دهیم. این کار تا آنجایی ادامه پیدا می­ کند که بار و رزرو چرخان در آن ساعت تأمین شود. زمانی که ظرفیت تولید اضافی در هر ساعتی موجود باشد آخرین واحد در مدار قرار گرفته (که AFLC بیشتری نسبت به باقی واحدهای در مدار قرار گرفته دارد) از مدار خارج خواهد شد (به شرطی که قیود حداقل زمان روشن بودن منحرف نشده باشد)، و این کار تا جایی ادامه پیدا می­ کند که هیچ ظرفیت اضافی موجود نباشد و یا نتوان از مدار خارج کردن واحدهای بیشتری را انجام داد.
این روش بسیار ساده است و به زمان محاسبات اندک و حافظه کم کامپیوتر نیاز دارد. به هر حال، جواب مشارکت واحدهای بدست آمده از روش لیست حق تقدم ممکن است یک برنامه‌ریزی بهینه نباشد. زیرا که هزینه راه‌اندازی و قیود نرخ شیب در تعیین ترتیب حق تقدم برنامه‌ریزی تولید واحد در نظر گرفته نمی‌شود و AFLC به اندازه کافی هزینه بهره‌برداری واحدهای تولیدی را هنگامی که آن‌ها در بار کامل بهره برداری نمی‌شوند، نمایان نمی‌کند[۱].

برنامه‌ریزی پویا

روشی برنامه‌ریزی پویا (DP) به صورت ساعتی برنامه­ ریزی مشارکت واحدها ممکن واحدهای مرتبط را با تصمیم بوجود آمده در مسیر، اجرا و بوسیله بررسی همه قیود قبل از جستجو برای یک برنامه‌ریزی که منجر به حداقل هزینه شود ارزیابی می‌کند. در DP، دوره ساعتی افق برنامه‌ریزی عموماً یک مرحله نامیده می‌شود. یک مجموعه از برنامه‌ریزی مشارکت واحدها در یک مرحله به عنوان حالت شناخته می‌شود. هزینه متحمل شده در هر مرحله بوسیله تصمیم گرفته شده در مرحله قبل تأثیر می‌پذیرد. جستجوی برنامه‌ریزی پویا می‌تواند در دو جهت پیشرو^[۴۶] و پسرو^[۴۷] باشد. رهیافت برنامه‌ریزی پویای پیش رو مسئله برنامه­ ریزی مشارکت واحدها را از ساعت ابتدایی به سمت ساعت نهایی پیش می‌برد و رهیافت برنامه‌ریزی پویای پسرو این کار را بالعکس انجام می‌دهد[۱و۳].

رهاسازی لاگرانژ

روش رهاسازی لاگرانژ می‌تواند مسئله ابعادی قرار گرفته در برنامه‌ریزی پویا را با رهاسازی موقتی قیود تزویج حذف کند و هر واحد را به صورت جداگانه مورد بررسی قرار دهد. روش LR^[48]، بر مبنای تئوری بهینه‌سازی دوگان، مسئله برنامه‌ریزی مشارکت واحدها را به یک زیر مسئله دوگان و یک زیر مسئله اصلی تجزیه می‌کند. مسئله اصلی به عنوان تابع هدف UC^[49] می‌باشد. زیر مسئله دوگان، تابع هدف و قیود را ضربدر ضرایب لاگرانژ در خود می‌گنجاند [۱و۳].

روش سلسله مراتبی

تکنیک سلسله مراتبی برنامه­ ریزی مشارکت واحدها واحدهای فضای حالت بوسیله تجزیه کردن کاهش می‌دهد. همه واحدهایی که ظرفیت، حداقل زمان خاموش یا روشن بودن برابر و یا شرایط بهره‌برداری آغازین مشابه دارند با هم گروه‌بندی می‌شوند. در هر گروه، واحدهای تولیدی بوسیله شاخص هزینه (CSC) که هزینه بهره‌برداری نسبی هر مگاوات از ظرفیت چرخان مفید را نشان می‌دهد، به صورت افزایشی مرتب می‌شوند. هزینه حاشیه‌ای سیستم یک عامل کلیدی در محاسبه CSC می‌باشد.
در هر ساعت، واحدی که CSC نسبی کمتری در بین واحدها در بالای لیست هر گروه برای برنامه­ ریزی مشارکت واحدها انتخاب می‌شود. سپس واحدها به ترتیب و با همان روند برای برآوردن تقاضای بار ساعتی و رزرو چرخان ساعتی انتخاب می‌شود. همین که برنامه­ ریزی مشارکت واحدها مشخص شدند، اقتصادی‌ترین خروجی واحدهای در مدار قرار گرفته، هزینه سوخت کل و هزینه O&M کل بوسیله توزیع اقتصادی^[۵۰] تعیین می‌شوند.
گام‌های محاسبه هزینه نسبی بهره‌برداری، رتبه بندی واحدها، انتخاب واحدها برای برنامه­ ریزی مشارکت واحدها و اجرای توزیع اقتصادی برای کل افق برنامه‌ریزی به ترتیب با هزینه‌های جانبی مختلف ساعتی سیستم تکرار می‌شوند تا جایی که ملاک همگرایی برآورده شود. تکراری که منجر به کمترین هزینه تولید کل (که شامل هزینه O&M، هزینه راه‌اندازی و هزینه خاموش شدن می‌باشد) شود، نتیجه برنامه­ ریزی مشارکت واحدها می‌باشد[۴].

روش از مدار خارج کردن

این روش بر اساس از مدار خارج کردن برنامه‌ریزی مشارکت واحدها به وسیله از مدار خارج کردن واحدها از گران‌ترین واحد در حالی که همه واحدهای موجود در کل طول برنامه‌ریزی در مدار هستند عمل می‌کند. در این حالت یک واحد که دارای هزینه بیشتری است از مدار خارج می‌شود و این کار تا زمانی ادامه پیدا می­ کند که هیچ رزرو چرخان اضافی موجود نباشد و قیود حداقل زمان روشن بودن واحدها و نرخ شیب کاهشی از خروج آن جلوگیری نکند.

روش استفاده از الگوریتم ژنتیک در مسئله کنترل تولیدات پراکنده

اعداد دودویی ۰و۱ برای نشان دادن حالت‌های روشن و خاموش بودن واحدهای تولیدی در الگوریتم ژنتیک استفاده می‌شود. ابتدا ماتریس‌هایی که شامل سطرها و ستون‌هایی از ۰ و ۱ می‌باشند، تولید می‌شوند. هر ماتریس شامل N ستون (تعداد واحدهای تولیدی در سیستم)، و C (تعداد جمعیت‌های دلخواه) سطر می‌باشد.
هر سطری که منجر به برنامه‌ریزی مشارکت واحدهای غیرممکن شود حذف شده و بجای آن یک جمعیت تولید می‌شود. توزیع اقتصادی در خلال این ارزیابی‌ها اجرا می­ شود. پس از ارزیابی جمعیت‌ها آن‌هایی که باقی می‌مانند به عنوان جمعیت والد انتخاب می‌شوند و فرزندان جدید بوسیله دو عملگر پایه ژنتیک که ترکیب و جهش هستند ایجاد می‌شوند. ترکیب، با یک احتمالی بیت‌های بین دو والد را تغییر می‌دهد به طوریکه رزرو چرخان و توازن توان و محدودیت‌های تولید باز هم برقرار می‌باشند. جهش اپراتور دوم می‌باشد. این اپراتور بیت دودویی را از ۰ به ۱ و بالعکس تغییر می‌دهد تا مطمئن شود که هیچ رشته‌ای همانند قبل در فرایند برنامه‌ریزی مشارکت واحدها نباشد. به علاوه این دو اپراتور، برخی از مشخصه‌ های ژنتیکی شامل نخبه گرایی، قالب بندی هدف، تطبیق احتمال اپراتورها برای بهبود کارایی جواب جستجو نیز اضافه می‌شوند. سپس برخی از جمعیت‌های فرزند انتخاب می‌گردند. این فرایند جایگزینی آنقدر تکرر می‌شود تا ملاک همگرایی بدست آید.
روش ژنتیک نسبتاً پیچیده است و زمان محاسباتی زیادی دارد. بنابراین این سیستم‌های مقیاس- بزرگ مناسب نمی‌باشد. استفاده از الگوریتم ژنتیک در روش رهاسازی لاگرانژ برای به هنگام کردن ضرایب لاگرانژ و بهتر کردن جواب برنامه‌ریزی مشارکت واحدها نیز مورد استفاده قرار گرفته است[۳].

روش شبیه‌سازی آنلینگ

این روش برگرفته از فرایند گرمادهی به رنگ جامد تا دمای بالا می‌باشد، که در ادامه به آرامی خنک می‌شود. به این ترتیب که دمای اطراف پله‌پله کم می‌شود. با یک مقایسه بین فرایند بادوام کردن (حرارت زیاد و بعد سرد کردن ترویجی) و مسئله بهینه‌سازی مشاهده می‌شود که دسته‌ه ای زیادی از مسائل بهینه‌سازی مرکب می‌توانند بوسیله دنبال کردن همان فرایند انتقال حالت تعادل به یک جای دیگر برای رسیدن به حداقل انرژی سیستم حل شوند. در حل مسئله برنامه‌ریزی مشارکت واحدها دو نوع متغیر نیاز به مشخص شدن دارند. حالت‌های واحدها (دودویی) و متغیرهای خروجی (پیوسته) مسئله می‌تواند به دو زیر مسئله تجزیه شود یک مسئله بهینه‌سازی مرکب در حالت واحدها و یک مسئله بهینه‌سازی غیرخطی در توان خروجی. بنابراین شبیه‌سازی آنلینگ می‌تواند به طور مناسبی برای حل مسئله برنامه‌ریزی مشارکت واحدها استفاده شود. اگرچه الگوریتم شبیه‌سازی آنلینگ زمان اجرای طولانی دارد ولی شاخص‌های قوی دیگری شبیه مستقل بودن در جواب اولیه و عدم پیچیدگی ریاضیاتی دارد.

روش جستجوی تابو

این الگوریتم یک الگوریتم فرا ابتکاری برای جستجوی مکرر به منظور یک جواب خوب بین یک مجموعه از جواب‌های امکان‌پذیر اعمال می‌کند [۵]. سپس همسایگی جواب خوب کنونی بررسی می‌شود. اگر یک جواب بهتر از جواب کنونی باشد. جواب بهتر به جای جواب خوب کنونی جایگزین می‌شود. اطلاعات در حرکت‌های اخیر در لیست تابو برای پیشگیری از نتایج جستجوی زاید ذخیره می‌شوند. هیچ تضمینی وجود ندارد که جستجوی تابو منجر به نتیجه بهینه کلی، مخصوصاً در سیستم‌های بزرگ شود.