فهرست مطالب

Operation and Automation in Power Engineering - Volume:8 Issue: 1, 2020
  • Volume:8 Issue: 1, 2020
  • تاریخ انتشار: 1398/12/05
  • تعداد عناوین: 8
|
  • حسین شایقی * صفحات 1-14

    در این مقاله در رابطه با موقعیت جغرافیایی و طبیعی منطقه ایستگاه گورگور، تصاویر پتانسیل سنجی انرژی خورشیدی و بادی در منطقه ایستگاه گورگور، پتانسیل سنجی استفاده از انرژی باد و خورشید برای منطقه ایستگاه گورگور و بررسی میزان مصرف انرژی الکتریکی ایستگاه گورگور پرداخته شده است. از روش ممیزی انرژی الکتریکی جهت برآورد بار ایستگاه استفاده شده است. در این روش به محاسبه برآورد دیماند بار ایستگاه گورگور به روش استفاده از میزان توان متوسط تجهیزات برقی با بهره گیری از نقشه های تاسیسات برقی پرداخته شده و آنالیز اقتصادی سیستم روشنایی براساس سناریوهای پیشنهادی و مطالعه بازگشت سرمایه ارائه شده است. طراحی بهینه فنی- اقتصادی سیستم تجدیدپذیر به همراه ذخیره سازی باتری با استفاده از الگوریتم بهینه سازی انجام می شود. هدف از این طراحی کمینه سازی هزینه کلی سیستم که بصورت هزینه ارزش حال سیستم با در نظر گیری نرخ بهره و تورم است. در نهایت آنالیز اقتصادی طرح بدست آمده در مراحل قبل انجام می شود. تلاش شده است تا پس از برآورد اولیه از هزینه یک سیستم تجدیدپذیر نوعی، شاخص‌های فنی اقتصادی مهم آن ارائه گردد.

    کلیدواژگان: ایستگاه گورگور، ارزیابی انرژی الکتریکی، بهینه سازی، آنالیز اقتصادی
  • صلاح بهرام آرا * صفحات 15-21

    به منظور تامین محلی بار مصرفی در شبکه های توزیع فعال، منابع انرژی گسترده شامل تولیدات پراکنده و بارهای قابل قطع در قالب چندین ریزشبکه به وجود آمده اند. از طرفی دیگر بخشی از بارهای مصرفی شبکه توزیع می تواند توسط خرده فروش ها تامین شود که قادرند در بازارهای انرژی شرکت کنند. بنابراین چندین تصمیم گیرنده در شبکه های توزیع وجود دارند که تعامل آنها به منظور بهره برداری بهینه از شبکه توزیع باید مدلسازی شود. به همین منظور، در این مقاله یک روش بهینه سازی دوسطحی برای مدلسازی تعامل میان خرده فروش ها و ریزشبکه ها در شبکه های توزیع ارائه شده است. در مدل ارائه شده هدف مسائل سطح بالا (رهبر) و سطح پایین (پیرو) به ترتیب بیشینه کردن سود خرده فروش ها و کمینه کردن هزینه ریزشبکه ها است. برای حل این مدل بهینه سازی چندهدفه دوسطحی، الگوریتم چندهدفه بهینه سازی ازدحام ذرات ارائه شده است. موثر بودن روش ارائه شده و روش حل آنها در نتایج عددی مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: هینه سازی دوسطحی، ریزشبکه ها، بهینه سازی ازدحام ذرات، خرده فروش
  • صفحات 22-31

    تاثیر ذخیره سازهای انرژی مختلف بر روی سیستم های قدرت به دلیل توسعه فناوری های ذخیره انرژی ، از اهمیت بیشتری برخوردار شده است. این مقاله برنامه ریزی تصادفی یک سیستم انرژی چندگانه مبتنی بر باد (MES) را بهینه کرده و عملکرد سیستم پیشنهادی را در ترکیب با برنامه های پاسخگویی به تقاضای الکتریکی و حرارتی و واحد سه حالت CAES (TM-CAES) ارزیابی می کند. MES بادی پیشنهادی شامل یک واحد TM-CAES ، واحد دیگ بخار برقی و سیستم ذخیره حرارتی است که می تواند انرژی حرارتی را با شبکه حرارتی محلی مبادله کرده و با شبکه محلی تبادل برق کند. تقاضای الکتریکی و حرارتی و همچنین تولید مزرعه بادی به عنوان یک مشکل تصادفی مبتنی بر سناریو با استفاده از روش شبیه سازی مونت کارلو مدل سازی شده است. پس از آن ، با استفاده از یک الگوریتم مناسب برای کاهش سناریو در سناریوهای اولیه ، بار محاسباتی کاهش می یابد. سرانجام ، روش پیشنهادی برای ارزیابی اثربخشی و مناسب بودن روش پیشنهادی به یک مطالعه موردی پیاده سازی می شود.

    کلیدواژگان: ذخیره سازی انرژی هوای فشرده شده سه حالت (TM-CAES). بازار انرژی حرارتی، برنامه نویسی تصادفی، تولید باد، برنامه پاسخگویی به تقاضا
  • مجید حسین پور *، سعیده منصوری، حسین شایقی صفحات 32-42

    در این مقاله روش جدیدی مبتنی بر بهینه‌سازی، برای یافتن زوایای آتش در مبدل‌های چندسطحی منبع ولتاژ به منظور حذف هارمونیک‌های انتخابی مرتبه پایین و کاهش مقدار مجموع اعوجاج هارمونیک (THD) ولتاژ خروجی مبدل پیشنهاد شده‌ است. برای این منظور از بسط فوریه جهت محاسبه تابع هدف و انتخاب هارمونیک‌های مشخص استفاده شده است. با توجه به ماهیت و پیچیدگی معادلات غیرجبری استفاده شده در این مساله بهینه‌سازی برای یافتن زوایای بهینه در مبدل چندسطحی، روش فراابتکاری اجتماع سالپ (SSA) پیشنهاد شده ‌است. در این روش زوایای بهینه برای یک مبدل چندسطحی با توجه به تابع هدف، به گونه‌ای بدست می‌آیند که دامنه هارمونیک‌های انتخابی و همچنین میزان THD ولتاژ خروجی کاهش یابد. روش پیشنهادی بر روی یک مبدل پنج سطحی نوع پل H آبشاری اعمال شده ‌است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان دهنده کاهش دامنه هارمونیک‌های انتخابی و درصد THD ولتاژ خروجی با انتخاب زاویه بهینه سوئیچینگ توسط الگوریتم‌ بهینه‌سازی می‌باشد. نتایج روش پیشنهادی با نتایج روش SPWM نیز مقایسه شده ‌است. همچنین عملکرد الگوریتم SSA نسبت به الگوریتم PSO مقایسه شده که نتایج حاصل نشان ‌دهنده سرعت همگرایی بیشتر و THD ولتاژ کمتر در الگوریتم SSA می‌باشد.

    کلیدواژگان: حذف هارمونیکهای انتخابی، مبدل چند سطحی پل H آبشاری، مجموع اعوجاج هارمونیکی، الگوریتم بهینه سازی اجتماع سالپ
  • صفحات 43-56

    نیروگاه مجازی (‏VPP‏) می تواند مورد مطالعه قرار گیرد تا به بررسی نحوه خرید و فروش انرژی در حضور عدم قطعیت ‏قیمت برق در بازار برق بپردازد. ‏VPP‏ به منظور کسب سود، از منابع مختلف متناوب مانند توربین بادی، بارهای انعطاف ‏پذیر و قیمت های حاشیه ای محلی استفاده می کند. ‏VPP‏ باید منحنی پیشنهادخرید/فروش را برای خرید/ فروش از/ به ‏بازار روز پیش رو پیشنهاد کند. در این مقاله، رویکرد بهینه سازی مقاوم برای بدست آوردن منحنی های پیشنهاد خرید و ‏فروش بهینه ارائه شده است که باید به بازار روز پیش رو ارائه شود.این مقاله از مدل برنامه ریزی خطی آمیخته با اعداد ‏صحیح تحت نرم افزار گمز مبتنی بر رویکرد بهینه سازی مقاوم استفاده می کند تا تصمیم گیری بهتر در عدم قطعیت ‏برای سود حاصل شود که مقاومت در برابر عدم قطعیت قیمت است. منحنی پیشنهاد خرید و فروش ‏VPP‏ بر اساس داده ‏های بدست آمده از نتایج است. مدل پیشنهادی به دلیل مساله به دلیل محاسبات کمتر قابلیت ردیابی آسان توسط ‏VPP‏ ‏است. همچنین، نتایج مقایسه موارد قطعی و بهینه سازی مقاوم را ارائه می دهد. نتایج نشان می دهد که میزان سود در ‏مورد حداکثر مقاومت، 25.91٪ کاهش می یابد و ‏VPP‏ در برابر عدم قطعیت قیمت بازار روز مقاوم می کند.‏

    کلیدواژگان: نیروگاه مجازی، عدم قطعیت بازار برق، روش بهینه سازی مقاوم، منحنی پیشنهاددهی خرید و فروش، منابع انرژی ‏پراکنده
  • محمد دهقانی * صفحات 57-64

    امروزه از الگوریتم های جمعیتی مبتنی بر تصادف جهت بهینه یابی استفاده گستردهای میشود . دسته مهمی از این الگوریتم ها با ایده گرفتن از فرایندهای فیزیکی یا رفتارهای موجودات به وجود آمدهاند . این مقاله ارائه دهنده یک روش جدید جهت دستیابی به جوابهای شبه بهینه مربوط به مسائل بهینه سازی در علوم مختلف است. در این مقاله رویکرد جدید استفاده از روابط اجتماعی بین افراد در یک جامعه جهت بهینه سازی بررسی شده است. در الگوریتم پیشنهادی عامل های جستجوگر، افراد یک جامعه هستند که با پیروی کردن از یکدیگر سعی در پیشرفت جامعه دارند. روش پیشنهادی یا برخی از روش های جستجوی ابتکاری مقایسه شده است. نتایج ارایه شده عملکرد مناسب آن را در بهینه یابی نشان می دهد.

    کلیدواژگان: بهینه یابی، الگوریتم های هیوریستیک، الگو، بهینه یابی پیروی
  • امید اقبالی، رسول کاظم زاده *، کریم امیری صفحات 65-74

    تخمین حالت در شبکه‌های توزیع اکتیو در مرکز مدیریت انرژی از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به افزایش پیچیدگی و مدیریت بلادرنگ شبکه‌های توزیع اکتیو، آگاهی از اطلاعات شبکه در هر لحظه از زمان ضروری است. این مقاله یک روش دومرحله‌ای را در تخمین حالت چند ناحیه‌ای در شبکه‌های توزیع اکتیو متعادل ارائه می‌دهد. روش پیشنهادی ارائه شده بر اساس مکان اندازه‌گیرهای PMU موجود در شبکه می‌باشد. مرحله‌ی اول شامل ناحیه‌بندی شبکه حول اندازه‌گیرهای PMU می‌باشد. در هر یک از نواحی، تخمین حالت محلی اجرا می شود. مقادیر تخمین زده شده در مرحله اول به‌عنوان اندازه‌گیر در کنار اندازه‌گیرهای واقعی موجود در شبکه در تخمین کلی مرحله دوم به کار برده خواهند شد. با کمک این مقادیر، مکان یابی اندازه‌گیرها بر اساس روش مساحت بیضی در هر ناحیه اجرا می‌شود و بهترین مکان برای قرارگیری اندازه‌گیرها استخراج می‌شود. بنابراین با استفاده از اندازه‌گیرهای بدست آمده از مرحله اول و مکان‌یابی آن‌ها، مرحله دوم فرآیند تخمین حالت که شامل تخمین حالت یکپارچه کل شبکه است اجرا می‌شود. استفاده از نتایج تخمین مرحله اول در مرحله دوم، باعث بهبود دقت تخمین می‌شود. جهت ارزیابی صحت عملکرد روش مورد نظر، شبیه‌سازی‌ها بر روی شبکه‌ی توزیع 69 باسه استاندارد IEEE انجام می‌شود.

    کلیدواژگان: مکان اندازه گیرها، تخمین حالت، اندازه گیرهای سنکرونیزه، تخمین حالت دو مرحله ای، بخش بندی شبکه های توزیع
  • صفحات 75-85

    باتری خودروهای الکتریکی توانایی افزایش تعادل بین تقاضای بار و واحد‌های تولید توان را دارد. به منظور مدیریت رفتار تصادفی صاحبان خودروها و افزایش مشارکت آنها در بازار خدمات جانبی، تجمیع‌کننده‌ی خودروهای الکتریکی به کار گرفته می‌شود. حضور تجمیع‌کننده‌ها می‌تواند منجربه بروز تاخیرهای متغیر با زمان در سیستم کنترل بار فرکانس شود. اثرات این تاخیرها بایستی در طراحی کنترل‌کننده سیستم LFC در نظر گرفته شود. با توجه به وابستگی اثربخشی کنترل‌کننده به مقادیر پارامترهای آن، این پارامترها بایستی به گونه‌ای طراحی شوند که سیستم LFC عملکرد مطلوبی را در حضور تاخیرهای متغیر با زمان داشته باشد. از این رو، الگوریتم سینوس کسینوس برای تنظیم ضرایب کنترل‌کننده FOPID استفاده می‌شود. همچنین، برخی ارزیابی‌ها پیرامون عملکرد سیستم LFC توسط شاخص IAE ارائه می‌شود. شبیه‌سازی‌ها در هر دو سیستم LFC تک و دو ناحیه‌ای شامل تجمیع‌کننده خودروهای الکتریکی با تاخیرهای متغیر با زمان انجام می‌شود. طبق نتایج، کنترل‌کننده پیشنهادی دارای نوسانات فرکانسی کمتری در مقایسه با سایر کنترل‌کننده‌های ارائه شده در مطالعات موردی می‌باشد. خروجی‌ به دست آمده می‌تواند به عنوان راه‌حلی برای ارزیابی عملکرد کنترل‌کننده پیشنهادی در کاهش نوسانات فرکانسی سیستم LFC دارای تاخیر در نظر گرفته شود.

    کلیدواژگان: تجمیع کننده خودروی الکتریکی، تاخیر متغبر با زمان، کنترل کننده PID مرتبه کسری، الگوریتم سینوس کسینوس، کنترل بار فرکانس
|
  • H. Shayeghi *, Y. Hashemi Pages 1-14

    In this paper, an optimal design of the renewable combustion plant has been investigated with the aim of ensuring the required load on the Gorgor station. The purpose of this study is to minimize the cost of the proposed hybrid unit during the period of operation of the designed system simultaneously. Information on the intensity of solar radiation and the intensity of wind blowing in the area are taken and applied in the simulation of the system. The intended target function includes the cost of investment, replacement cost and maintenance cost. After the design phase, the main objective is to check the economic benefits of the project's utilization from the grid and compare it with the renewable electricity system, as well as to calculate the initial investment return in renewable electricity. First, the initial cost of consuming electricity from this project is calculated using a renewable electricity system, and then the cost of project is determined using the national grid. Further, by calculating the annual current cost of each of these combinations, the investment return in each mode is obtained. Various options for the use of renewable energies are surveyed separately and in combination. The technical-economic analysis is done on each of these options and ultimately the best one is presented.

    Keywords: Gorgor station, Electrical energy audit, optimization, Design, Economic analysis
  • H. Fateh, A. Safari, S. Bahramara * Pages 15-21

    Distributed energy resources (DERs) including distributed generators (DGs) and controllable loads (CLs) are managed in the form of several microgrids (MGs) in active distributions networks (ADNs) to meet the demand locally. On the other hand, some loads of distribution networks (DNs) can be supplied by retailers which participate in wholesale energy markets. Therefore, there are several decision makers in DNs which their cooperation should be modeled for optimal operation of the network. For this purpose, a bi-level optimization approach is proposed in this paper to model the cooperation between retailers and MGs in DNs. In the proposed model, the aim of the upper level (leader) and lower level (follower) problems are to maximize the profit of retailers and to minimize the cost of MGs, respectively. To solve the proposed multi-objective bi-level optimization model, multi-objective Particle Swarm Optimization (MOPSO) algorithm is employed. The effectiveness of the proposed bi-level model and its solution methodology is investigated in the numerical results.

    Keywords: Bi-level Optimization, Micro-grids, Particle Swarm Optimization, Retailer
  • H. Mousavi Sarabi, M. Jadidbonab, B. Mohammadi Ivatloo * Pages 22-31

    The impact of different energy storages on power systems has become more important due to the development of energy storage technologies. This paper optimizes the stochastic scheduling of a wind-based multiple energy system (MES) and evaluates the operation of the proposed system in combination with electrical and thermal demand-response programs and the three-mode CAES (TM-CAES) unit. The proposed wind-integrated MES consists of a TM-CAES unit, electrical boiler unit, and thermal storage system which can exchange thermal energy with the local thermal network and exchange electricity with the local grid. The electrical and thermal demands as well as wind farm generation are modeled as a scenario-based stochastic problem using the Monte Carlo simulation method. Afterwards, the computational burden is reduced by applying a proper scenario-reduction algorithm to initial scenarios. Finally, the proposed methodology is implemented to a case study to evaluate the effectiveness and appropriateness of the proposed method.

    Keywords: Three mode compressed air energy storage (TM-CAES), thermal energy market, Stochastic programming, wind generation, demand response program
  • M. Hosseinpour *, S. Mansoori, H. Shayeghi Pages 32-42

    A new optimization method is proposed in this paper for finding the firing angles in multi-level voltage source inverters to eliminate low-order selective harmonics and reduce total harmonic distortion (THD) value of the output voltage. For thid end, Fourier series is used for calculating objective function and selecting specific harmonics. Regarding the nature and complexity of the employed non-algebraic equations in the optimization problem for achieving the optimal angle in the multi-level inverter, a recent developed meta-heuristic method known as Salp Swarm Algorithm (SSA) is presented. In the proposed method, the optimal angles for a given multi-level inverter are obtained based on the objective function such that the magnitudes of the selective harmonics and the THD value of the output voltage are reduced. The method is applied on a cascaded H-bridge type five-level inverter. The simulation results illustrate that the magnitudes of the selective harmonics and the THD percentage of the output voltage have been reduced through selecting the optimal switching angle by the proposed optimization algorithm. The result of this method are compared with those of SPWM method. Moreover, the performance of SSA algorithm with respect to PSO algorithm is compared which shows its rapid convergence speed and less THD value.

    Keywords: Elimination of selective harmonics, 'Cascaded multi-level H-bridge inverter, Total harmonic distortion (THD), Salp swarm optimization algorithm
  • M. Mohebbi Gharavanlou, S. Nojavan *, K. Zareh Pages 43-56

    Virtual power plant (VPP) can be studied to investigate how energy is purchased or sold in the presence of electricity market price uncertainty. The VPP uses different intermittent distributed sources such as wind turbine, flexible loads, and locational marginal prices (LMPs) in order to obtain profit. VPP should propose bidding/offering curves to buy/sell from/to day-ahead market. In this paper, robust optimization approach is proposed to achieve the optimal offering and bidding curves which should be submitted to the day-ahead market. This paper uses mixed-integer linear programming (MILP) model under GAMS software based on robust optimization approach to make appropriate decision on uncertainty to get profit which is resistance versus price uncertainty. The offering and bidding curves of VPP are obtained based on derived data from results. The proposed method, due to less computing, is also easy to trace the problem for the VPP operator. Finally, the price curves are obtained in terms of power for each hour, which operator uses the benefits of increasing or decreasing market prices for its plans. Also, results of comparing deterministic and RO cases are presented. Results demonstrate that profit amount in maximum robustness case is reduced 25.91 % and VPP is resisted against day-ahead market price uncertainty.

    Keywords: Virtual power plant, Electricity market uncertainty, Robust optimization approach, Bidding ‎and offering curves, Distributed energy resources ‎
  • M. Dehghani *, M. Mardaneh, O. P. Malik Pages 57-64

    These days randomized-based population optimization algorithms are in wide use in different branches of science such as bioinformatics, chemical physics andpower engineering. An important group of these algorithms is inspired by physical processes or entities’ behavior. A new approach of applying optimization-based social relationships among the members of a community is investigated in this paper. In the proposed algorithm, search factors are indeed members of the community who try to improve the community by ‘following’ each other. FOA implemented on 23 well-known benchmark test functions. It is compared with eight optimization algorithms. The paper also considers for solving optimal placement of Distributed Generation (DG). The obtained results show that FOA is able to provide better results as compared to the other well-known optimization algorithms.

    Keywords: optimization, social relationships, heuristic algorithms, following optimization, following
  • O. Eghbali, R. Kazemzadeh *, K. Amiri Pages 65-74

    State estimation in the energy management center of active distribution networks has attracted many attentions. Considering an increase in complexity and real-time management of active distribution networks and knowing the network information at each time instant are necessary. This article presents a two-step multi-area state estimation method in balanced active distribution networks. The proposed method is based on the location of PMU measurements of the network. The network is divided into several sub-areas about PMUs in the first step. A local sate estimation is implemented in each sub-area. The estimated values of the first step along with real measurements are used as measurements for second step estimation. The measurements are located in each sub-area using these values based on the ellipse area method, and the best location of measurements is extracted. Therefore, a second step state estimation including integrated state estimation of the whole network is performed by using the measurements obtained and located from the first step. The estimation results of the first step are used in the second step which improve the estimation accuracy. Simulations are performed on a standard IEEE 69-bus network to validate the proposed method.

    Keywords: measurements location, state estimation, synchronous measurements, two-step state estimation, zoning distribution networks
  • F. Babaei *, A. Safari Pages 75-85

    The EVs battery has the ability to enhance the balance between the load demand and power generation units. The EV aggregators to manage the random behaviour of EV owners and increasing EVs participation in the ancillary services market are employed. The presence of aggregators could lead to time-varying delay in load frequency control (LFC) schemes. The effects of these delays must be considered in the LFC controller design. Due to the dependency of controller effectiveness on its parameters, these parameters should be designed in such a way that the LFC system has desired performance in the presence of time-varying delay. Therefore, a Sine Cosine Algorithm (SCA) is utilized to adjust the fractional-order PID (FOPID) controller coefficients. Also, some evaluations are performed about the proposed LFC performance by integral absolute error (IAE) indicator. Simulations are carried out in both single and two area LFC system containing EV aggregators with time-varying delay. According to results, the proposed controller has fewer frequency variations in contrast to other controllers presented in the case studies. The obtained output could be considered as a solution to evaluate the proposed controller performance for damping the frequency oscillations in the delayed LFC system.

    Keywords: Electric vehicle aggregator, Time-varying delay, Fractional-order PID, Sine cosine algorithm, Load frequency control