فهرست مطالب

نشریه تحقیقات نوین در سیستم های قدرت هوشمند
سال دوازدهم شماره 3 (پیاپی 35، پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/09/10
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مجتبی خدادادی، افشین لشکرآرا* صفحات 1-14

    پخش بار اقتصادی برای سیستم های قدرت با هدف بهینه سازی کل هزینه تولیدی برای واحدهای فعال موجود در شبکه قدرت، از مهم ترین مباحث برای سیستم های مدرن امروزی می باشد. به بیانی دیگر هدف از مسیله پخش بار اقتصادی، برنامه ریزی بهینه و مناسب برای واحدهای تولیدی با در نظر گرفتن عوامل و محدودیت های غیرخطی موجود در شبکه قدرت و واحدهای تولیدی می باشد. و نقش بسیار مهمی را در بهره برداری اقتصادی از سیستم های قدرت ایفا می کند حل مسیله بهینه سازی پخش باراقتصادی به دلیل ابعاد عظیم تابع هدف غیرخطی، محدودیتها و قیود مختلف دارای پیچیدگی های فراوانی می باشد. با این حال استفاده از الگوریتم های بهینه سازی و هوش مصنوعی در حل این مسیله به کار گرفته شده است. در این تحقیق بنا به استفاده از الگوریتم جدیدی با عنوان جستجو و نجات ، که براساس رفتار فردی و گروهی انسان ها در جستجوی فرد یا گروهی که دچار حادثه و یا گم شده اند مدلسازی شده است. این الگوریتم قدرت زیادی در حل مسایل با قیود بالا دارد که می تواند از بهینه های محلی صرف نظر کند برای تایید روش پیشنهادی در مینیمم سازی هزینه و آلودگی شبیه سازی در محیط نرم افزاری (MATLAB) روی شبکه های آزمایشی (3 ، 6 ، 10) واحده انجام شده است و نتایج شبیه سازی بدست آمده از الگوریتم پیشنهادی نشان می دهند که دقت و سرعت پیدا کردن جواب ها با این روش بهبود یافته است.

    کلیدواژگان: پخش بار اقتصادی، توابع هزینه و آلودگی صاف و ناصاف، ضریب جریمه نیروگاه ها، الگوریتم بهینه سازی جستجو و نجات
  • محمود اکبری، محمد تبریزیان*، حمیدرضا شاهمیرزاد صفحات 15-31

    یکی از دستاوردهای تجدیدساختار صنعت برق، ایجاد فضای رقابتی در بخش تولید برق بوده که در آن مجموعه ای از واحدهای تولید مقیاس کوچک به همراه بارها و شبکه تحت پوشش که توسط یک نهاد معین اداره می شود و به نیروگاه مجازی موسوم است، می تواند در بازار عمده فروشی انرژی و ذخیره چرخان حضور فعال داشته باشد. در این مقاله، چارچوب جدیدی برای برنامه ریزی راهبرد بهینه مشارکت نیروگاه های مجازی در بازارهای انرژی و ذخیره ارایه می شود و در آن قیمت های برق بازار عمده فروشی، خرده فروشی، ذخیره مورد نیاز و دوره زمانی از جمله پارامترهای مهم هستند. جهت حل مسیله بهینه سازی حاصله، از الگوریتم وراثت (ژنتیک) استفاده شده است. عدم قطعیت های حاکم بر قیمت عمده فروشی و پیش بینی نیاز مصرف در منطقه تحت پوشش نیروگاه مجازی در نظر گرفته شده و برای مدل سازی آنها به ترتیب از توابع توزیع احتمال نرمال لگاریتمی و نرمال استفاده شده و جهت تحقق پارامترهای غیرقطعی از روش شبیه سازی مونت کارلو استفاده شده است. نتایج شبیه سازی این مقاله که توسط نرم افزار متلب صورت گرفته است، نشان می دهد که روش پیشنهادی ابزار توانمند و مناسبی جهت تدوین راهبرد بهینه پیشنهاددهی تولید نیروگاه مجازی در بازار برق با در نظر گرفتن عدم قطعیت های واحدهای بادی و خورشیدی و همچنین تعامل مناسب با مصرف کنندگان با ملاحظه پاسخگویی بار است.

    کلیدواژگان: بازار برق، پیشنهاددهی، نیروگاه مجازی، پاسخگویی بار، عدم قطعیت
  • سید میلاد دهون، بابک مظفری*، سودابه سلیمانی مورچه خورتی، حسین محمدنژاد شورکائی، مهرنوش وطنی صفحات 33-47

    توزیع اقتصادی در بهره برداری از سیستم قدرت مدرن اهمیت زیادی دارد. تقاضای سیستم از نظر اقتصادی بین ژنراتورهای چند ناحیه  ای مختلف با در نظر گرفتن تمام محدودیت ها، باید اختصاص یابد. توزیع اقتصادی بار در چند ناحیه (MAED) می تواند چندین محدودیت را به طور همزمان برآورده کند. در این راستا، استفاده از الگوریتم ها می تواند کمک کننده باشد. این مطالعه با هدف تعیین توزیع توان اقتصادی غیر متمرکز در سیستم انتقال با کمک الگوریتم های گرگ خاکستری و اسب وحشی انجام شد. در این مطالعه، از الگوریتم های گرگ خاکستری و اسب وحشی در نرم افزار MATLAB به صورت ترکیبی با کمک سیستم منطق فازی بمنظور دست یافتن به بهترین برنامه تولید نیروگاه ها برای یک دوره 24 ساعته در حضور خطوط انتقال HVDC و HVAC استفاده شد. نتایج این مطالعه در شبکه IEEE 118 BUS نشان داد که الگوریتم های گرگ خاکستری و اسب وحشی با در نظر گرفتن بار نقطه ای نتایج رضایت بخشی برای کاهش تلفات و هزینه های تولید توانستند بدست آورند. بنابراین، استفاده از این الگوریتم ها برای بهبود دادن توزیع توان اقتصادی غیر متمرکز در سیستم انتقال پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: پخش بار اقتصادی، رویکرد غیرمتمرکز، سیستم انتقال، الگوریتم اسب وحشی و گرگ خاکستری
  • سیده مهسا سرحدی، سودابه سلیمانی*، سید بابک مظفری صفحات 49-60

    در این مقاله، مدیریت انرژی با تمرکز بر تاب آوری چندین ریز شبکه مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور، یک مدل مبتنی بر نظریه بازی سه سطحی برای مدیریت انرژی ریز شبکه طراحی شد. در این مدل، ایتلافی بین  ریزشبکه ها  برای رسیدن به مدیریت انرژی جمعی بهینه با در نظر گرفتن مفهوم تاب آوری شکل می گیرد. ابتدا یک مسیله دوسطحی از دیدگاه اپراتور مرکزی برای تعیین میزان بهینه مبادله انرژی بین شبکه اصلی و چندین ریز شبکه مطرح می شود. مدل دوسطحی پیشنهادی به عنوان یک مسیله برنامه ریزی ریاضی با محدودیت های تعادلی (MPEC) مطرح شد. در مسیله دوسطحی،یک مسیله بهینه سازی از دیدگاه کلی ایتلاف مطرح می شود. بنابراین، کمینه کردن هزینه عملیاتی کل ایتلاف به عنوان تابع هدف در نظر گرفته می شود. همچنین، سطح پایین مسیله نیز از دیدگاه هر ریزشبکه مدل سازی می شود. برای مدل سازی مسیله مدیریت انرژی با تمرکز بر تاب آوری، امکان قطع ارتباط احتمالی بین ایتلاف و شبکه اصلی بر اساس سناریوها مدل سازی می شود. پس از حل مسیله MPEC و تعیین تبادل انرژی ، ریزشبکه های محلی از نظر اپراتور محلی در سطح سوم به صورت جداگانه عملیاتی می شوند و وضعیت عملیاتی واحدهای الکتریکی و سیستم های ذخیره سازی انرژی تعیین می شود. نتایج شبیه سازی ها با نرم افزار  GAMS  نشان می دهد که با استفاده از روش پیشنهادی در این مقاله، با در نظر گرفتن سیستم های ذخیره سازی انرژی، بار قطع شده و همچنین هزینه عملیاتی در حالت تاب آور برابر با حالت عادی خواهد بود. همچنین مطالعات نشان می دهد که با استفاده از مدل سه سطحی پیشنهادی، کل هزینه تا حدود 5/7 درصد در حالت عادی و حدود 7 درصد در حالت تاب آوری نسبت به مدل دوسطحی سنتی کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: ریز شبکه چندگانه، تاب آوری، ائتلاف، نظریه بازی
  • ایمان چهارمحالی، محمد جعفری فر* صفحات 61-70

    جهت ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع فعال، نیاز به مدل سازی منابع تولید پراکنده عمدتا تجدیدپذیر می باشد. مدل های قابل اطمینان سنتی (رایج) قادر نبوده که ماهیت متناوب و تصادفی این منابع انرژی را در نظر بگیرند لذا نیاز به یک مدل جدید قابلیت اطمینان جهت مدل سازی منابع تولید این نوع شبکه های توزیع، ضروری می باشد. در روش های تحلیلی، یک مدل تحلیلی از شبکه تهیه شده و بصورت ریاضی مسیله حل می شود؛ ولی با پیچیده شدن شبکه، حل مسایل بسیار دشوار و عملا غیرممکن می شود. بنابراین به لحاظ پیچیدگی ساختار و تنوع حالت های بهره برداری شبکه های توزیع فعال، جهت ارزیابی قابلیت اطمینان آن ها، یک روش شبیه سازی[مونت کارلو] پیشنهاد شده است. نرم افزار مورد استفاده برای انجام شبیه سازی ها متلب می باشد.  در این روش، تمامی حالت های خرابی اجزای شبکه بصورت تصادفی دسته بندی و مشخص شده است. از طرفی با بکارگیری مدل پیشنهادی قابلیت اطمینان DGها، ماهیت تصادفی بودن این منابع بطور دقیق در فرآیند شبیه سازی لحاظ شده است. نتایج شبیه سازی یک شبکه توزیع فعال نمونه حاکی از آن است که، با ورود میکروشبکه ها، شاخص های قابلیت اطمینان شبکه و بارهای آن بهبود یافته اند ولیکن میکروشبکه بیشترین تاثیر را روی شاخص های بارهای درون خود میکروشبکه داشته است.

    کلیدواژگان: میکروشبکه، شبکه توزیع فعال، مدل قابلیت اطمینان تولید پراکنده
  • محمدرضا قدسی، علیرضا توکلی*، امین سامان فر صفحات 71-84

    برای مقابله با چالش سطح نفوذ منابع انرژی تجدیدپذیر در برابر عدم قطعیت ها و به منظور توسعه حلقه کنترل فرکانس بار ثانویه، با هدف کاهش تاثیر اغتشاشات و تنظیم ضریب بهره مقاوم نسبت به عدم قطعیت ها، با استفاده از یک کنترل کننده اینرسی مجازی مبتنی بر کنترل مقاوم روش سنتز میو،‏ جهت کمبود اینرسی در خوشه های ریزشبکه جزیره ای جریان متناوب انجام شده است. اثبات پایداری و عملکرد این روش بر اساس مقدار تکین ساختاریافته صورت می گیرد. نتایج آزمایشگاهی سخت افزار در حلقه توسط پردازشگر سیگنال های دیجیتا ل سریTMS320F2812 و شبیه سازی در محیط نرم افزار MATLAB/SIMULINK عملکرد کنترل کننده پیشنهادی را برای توسعه کنترل فرکانس بار سنتی در مقایسه با کنترل اینرسی مجازی ارتقاء یافته و حالت بدون اینرسی، تحت اغتشاشات مختلف تایید می کند که به کارگیری کنترل کننده اینرسی مجازی مبتنی بر سنتز میو، باعث بهبود پایداری خوشه های ریزشبکه جزیره ای و میرایی نوسانات توان می شود و همچنین انحرافات فرکانسی را به میزان قابل توجهی، کاهش می دهد

    کلیدواژگان: بهبود پایداری، خوشه های ریزشبکه، روش سنتز میو، ژنراتور سنکرون مجازی، کنترل اینرسی مجازی
|
  • Mojtaba Khodadadi, Afshin Lashkar Ara* Pages 1-14

    Economic Dispatch for power systems with the aim of optimizing the total production cost for active units in the power network is one of the most important topics for today's modern systems. In other words, the purpose of the economic Dispatch problem is optimal and appropriate planning for production units, taking into account the nonlinear factors and limitations in the power network and production units. And it plays a very important role in the economic exploitation of power systems Solving the problem of economic Dispatch optimization is very complex due to the huge dimensions of the nonlinear objective function, various restrictions and limitations. However, the use of optimization algorithms and artificial intelligence has been used to solve this problem. In this research, based on the use of a new algorithm called search and rescue, which is modeled based on the individual and group behavior of humans in searching for an individual or a group that has had an accident or is lost. This algorithm has great power in solving problems with high constraints, which can ignore local optima to confirm the proposed method in minimizing the cost and pollution of simulation in the software environment (MATLAB) on test networks (3, 6, 10) units done and the simulation results obtained from the proposed algorithm show that the accuracy and speed of finding the answers have been improved with this method.

    Keywords: : Economic Dispatch, Smooth, rough cost, pollution functions, Penalty coefficient of power plants, search, rescue optimization algorithm
  • Mahmoud Akbari, Mohamad Tabrizian*, Hamidreza Shahmirzad Pages 15-31

    One of the achievements of the restructuring of the electricity industry is the creation of a competitive environment in the electricity generation sector, in which a set of small-scale generation units with loads and a covered network, which managed by a specific institution and is called a virtual power plant, can Have an active presence in the wholesale market of energy and rotating storage. This study presents a new framework for planning the optimal bidding strategy for the participation of virtual power plants in the energy and reserve markets, in which wholesale electricity prices, retail market, required storage, and period are the main parameters. A genetic algorithm is used to solve the resulting optimization problem. Uncertainties governing wholesale prices and forecasting consumption needs in the area covered by the virtual power plant are considered. The logarithmic and normal probability distribution functions were used, respectively. The method of Monte Carlo simulation is used to considering uncertain parameters. The simulation results of this paper show that the proposed method is a powerful and appropriate tool to develop an optimal strategy for virtual power plant bidding in the electricity market, taking into account uncertainties and its proper interaction with consumers with consideration of demand response.

    Keywords: Electricity Market, Bidding, Virtual Power Plant, Demand Response, Uncertainty
  • Milad Dehvan, Babak Mozafari*, Soodabeh Soleymani Muchekhorti, Hossein Mohammadnezhad Shourkaei, Mehrnoosh Vatani Pages 33-47

    Economic dispoatch in the operation of modern power systems is of great importance. The economic load dispatch, taking into account all constraints, needs to be allocated among different multi-area generators. Economically distributing the load in multi-area economic dispatch (MAED) can simultaneously satisfy multiple constraints. In this regard, the use of algorithms can be helpful. This study aimed to determine the decentralized economic power dispatch in the transmission system using Grey Wolf Optimization (GWO) and Wild Horse Optimization (WHO) algorithms. In this study, a combination of GWO and WHO algorithms, aided by a fuzzy logic system, was employed in MATLAB software to obtain the optimal power generation schedule for a 24-hour period in the presence of HVDC and HVAC transmission lines. The results of this study on the IEEE 118 BUS network demonstrated that the GWO and WHO algorithms, considering point load, achieved satisfactory results in reducing losses and generation costs. Therefore, the use of these algorithms is recommended for improving decentralized economic power dispatch in the transmission system.

    Keywords: economic load dispatch, decentralized approach, transmission system, wild horse, grey wolf algorithm
  • Seyede Mahsa Sarhaddi, Soodabeh Soleymani*, Seyed Babak Mozaffari Pages 49-60

    In this paper, the resilience-oriented energy management of the multiple microgrids is followed. For this purpose, a three levelgame theory based model is developed for energy management of microgrids. In this model, the coalition between the microgrids is formed to achieve optimal cumulative energy management considering the resilience concept. In this model, at first, a bi-level problem is developed from the perspective of the central operator to determine the optimal energy trading between the upstream network and multiple microgrids. The proposed bi-level model is formulated as a mathematical program with equilibrium constraints (MPEC) problem. In the bi-level problem, an optimization problem is formulated in the upper level from the perspective of the whole coalition. Therefore, minimizing the operating cost of the entire coalition is considered as the objective function. The lower level of the problem is also modeled from the point of view of each microgrid. In order to resilience-oriented model the energy management problem, the possibility of disconnecting the coalition connection line with the upstream network is probabilistically modeled based on the scenarios. After solving the MPEC problem and determining the energy exchanges, the local microgrids are operated separately from the perspective of the local operator in the third level.In this way, the operational statues of the electrical units as well as the energy storage systems are determined.The results of the simulations show that by using the method proposed in this article, with the presence of energy storage systems, the interrupted load and also the operating cost in the resilient mode will be equal to the normal mode.Also, the studies demonstrate using the proposed three-level model, the total cost is reduced by about 5.7 for the normal mode and about 7% for the resilience mode compared to the conventional two-level model.

    Keywords: Multi microgrid, Resilience, Coalition, Game theory
  • Iman Chaharmahali, Mohammad Jafarifar* Pages 61-70

    To evaluate the reliability of active distribution networks, there is a need to model distributed generation sources, mainly renewable ones. The traditional (common) reliability models are not able to take into account the intermittent and random nature of these energy sources, so the need for a new reliability model is necessary to model the production sources of this type of distribution network. In analytical methods, an analytical model of the network is prepared and the problem is solved mathematically; but with the complexity of the network, solving problems becomes very difficult and practically impossible. Therefore, in terms of the complexity of the structure and the variety of operating modes of active distribution networks, a simulation [Monte Carlo] method has been proposed to evaluate their reliability. In this method, all failure modes of network components are randomly classified and specified. On the other hand, by using the proposed model of reliability of DGs, the nature of randomness of these sources has been accurately considered in the simulation process. The simulation results of a sample active distribution network indicate that, with the introduction of microgrids, the reliability indicators of the network and its loads have improved, but the microgrid has had the greatest impact on the load indicators within the microgrid itself.

    Keywords: microgrid, active distribution network, distributed generation reliability model
  • Mohammad Reza Ghodsi, Alireza Tavakoli *, Amin Samanfar Pages 71-84

    To deal with the challenge of the level of penetration of renewable energy sources against uncertainties and in order to develop the secondary load frequency control loop, with the aim of reducing the impact of disturbances and adjusting the resistant gain coefficient to uncertainties, using a virtual inertial controller based on the resistant control of the Mu-synthesis method. For the lack of inertia in the islanded microgrid clusters, alternating current has been done. The stability and performance of this method is proved based on the structured singular value. The experimental results of the hardware in the loop by the TMS320F2812 digital signal processor and the simulation in the MATLAB/SIMULINK software environment confirm the performance of the proposed controller for the development of traditional load frequency control in comparison with the enhanced virtual inertial control and inertialess mode, under various disturbances, that the application of the controller The virtual inertia based on Mu-synthesis improves the stability of islanded microgrid clusters and damping of power fluctuations, and also reduces frequency deviations to a significant extent.

    Keywords: Microgrid Clusters, Mu-Synthesis Method, Stability Improvement, Virtual Synchronous Generator, Virtual Inertial Control