دانلود رایگان ترجمه مقاله عملکرد بهینه سیستم قدرت شامل انرژی باد (ساینس دایرکت – الزویر 2017)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

2.2 مدیریت سمت تقاضا
تقریبا تمام برنامه هایDSMاز خدمات عمومی انگیزه می گیرند. DSM مبتنی بر بهره گیری، برنامه ریزی، پیاده سازی و نظارت بر فعالیت هایی است که مشتریان را تشویق می کند تا سطح و الگوی استفاده از برق خود را تطبیق دهند به طوری که مشخصات بار توسط شرکت ابزار تغییر مییابد، بنابراین می تواند توان را به طور مطلوب تولید کند. 6 مدل شکل بار که هدف برنامه DSMاست در شكل 1 نشان داده شده است كه عبارتند از: برش پيك، پر شدن دره و بارگذاري به عنوان سطح پايه و سطح پيشرفته مانند حفاظت استراتژيك، رشد بار استراتژيك و شکل بار انعطاف پذير [16] .
اعمال یکیا چند برنامه DSM مانند زمان استفاده (TOU) می تواند به عنوان یک برنامه برای دستیابی به هدف تغییر بار از طریق ارائه قیمت بالا در دوره های اوج و قیمت پایین در دوره های غیر اوج استفاده شود [16]. این تغییر در بارها شامل تغییرات در مدل DED به عنوان بخشی از تقاضا است که با توجه به سطح مشارکت و تعداد وسایل قابل شارژ، تغییر می کند و مشخص می شود. تقاضای جدید تقاضای مرجع خواهد شد و به تقاضای رو به بالا افزوده و تقاضای رو به پایین را از آن تقلیل می دهد همانطور که در معادله نشان داده شده است. (8).
بنابراین، از طریق تقاضای جدید مورد نیاز که خروجی روش ما است، تعرفه نرخ TOU باید با دقت طراحی شود تا مشتریان را تشویق به پیروی از همان مشخصات نماید. پس از اضافه کردن محدودیت هایDSM به مشکل DED، تقاضای قدیمی داده شده در معادله. (2) به صورت داده شده در معادله(12). تغییر خواهد کرد.
. موارد مطالعه شده
مطالعات موردی به طور گسترده ای در یک سیستم شامل 6 ژنراتور حرارتی و یک مزرعه باد انجام می شود. جزئیات ژنراتور برای سیستم تست شش واحد در جدول 1 آمده است [17]. شکل 2 داده هایت وان مزرعه باد را در یک روز به عنوان 10٪ازکلتولید (1 p.u.) نشان می دهد. در مطالعه موردی، دو سطح نفوذ 10٪و 20٪موردمطالعهقرارگرفتهاست. برایDSM، سه سطح مختلف مشارکت در نظر گرفته شده شامل 5٪، 10٪و 15٪سطحمشارکتاست. سطحمشارکتاطلاعاتمربوطبهدرصدموردانتظارشرکتکنندگاندربرنامهDSM را فراهم می کند، بنابراین 15٪بهاین معنی است که 15٪کلباردربرنامهDSM شرکت می کنند.
شکل 3 اطلاعات مربوط به کل بار در زمستان و تابستان را نشان می دهد. این کل بار شامل بارهای مسکونی، تجاری و صنعتی می شود. این مقاله فرض می کند که فقط بارهای مسکونی در برنامه DSM شرکت کنند. درصد بارهای مسکونی مانند مصر در محدوده 50 درصد کل بار است، [18]. بار مسکونی شامل بارهای جداگانه مانند ماشین لباسشویی،ماشین ظرفشویی،یخچال و فریزر، فریزر، بخاری آب، پمپ آب، اجاق گاز، نورپردازی و سایر لوازم خانگی است. بارهای تهویه مطبوع در تابستان اضافه خواهد شد.
برنامه DSM تنها از بارهای متحرک از بخش مسکونی مانند ماشین های شستشو، ماشین های ظرفشویی، آبگرمکن ها و تهویه مطبوع استفاده می کند تا تغییرات لازم را در کل بار بر اساس سطح مشارکت انجام دهد.

4. نتایج و بحث
تعدادی از سناریوها مانند تغییر سطح مشارکت مصرف کنندگان و سطح نفوذ باد برای پروفیل های مختلف بارگیری در فصل زمستان و تابستان با استفاده از DSMاعمال می شود تا برخی از مسائل مربوط به نفوذ بالا انرژی های باد به طور خاص رمپ که در زمان کاهش بارو افزایش باد و یا بالعکس رخ می دهد و یا عدم انطباق بین قدرت باد بالا و پیک بار را حل کند.
سناریوهای مختلفی مورد توجه بوده است. جداول 2-5 خروجی راه حل هایDED را در موارد مختلف ارائه می دهد. نرم افزار GAMS با استفاده از BARON به عنوان الگوریتم حل کننده و ژنتیکی با عملکرد ترکیبی (fmincon) برای حل مشکل DED مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج نشان میدهد که استفاده از GA با fmincon نتایج تقریبا معمولی مانند GAMS را ارائه می دهد اما براینتیجه بهینه نیاز به تکرار دارد و همچنین زمان بیشتری را نسبت به استفاده از GAMS اتخاذ می کند. به عنوان مثال، در صورت بارگیری تابستان با DSM و سطح مشارکت 15٪،زمانانجامGAMS 5 ثانیه است، در حالی که GA با عملکرد ترکیبی 15 دقیقه برای هر تکرار طول می کشد و در بعضی موارد بیش از یک تکرار برای رسیدن به مقدار بهینه لازم است (پردازنده هسته i5 و RAM 4 مگابایت است).
همانطور که در جدول 2 (نتایج 10٪نفوذباددریک روز در زمستان) به وضوح نشان داده شده است، بدون استفاده از DSM، راه حل مشکل DED مقداری ثابت برای هزینه عملیات می دهد که برابر 32171.013 $ صرف نظر از سطح مشارکت است، زیرا وجود دارد هیچ برنامه DSM وجود ندارد. با این حال، هنگام استفاده از برنامه DSM برای تغییر برخی از بارهای قابل تغییر، هزینه بر اساس سطح مشارکت متفاوت است، بنابراین وقتی سطح مشارکت افزایش مییابد هزینه عملیات کاهش مییابد. در مورد زمانی که باد موجب افزایش رمپ بالا یا پایین می شود که بیش از حد نرخ رمپ ژنراتورهای حرارتی می شود، انرژی باد استفاده شده کمتر از حالت بدون رمپ است که به وضوح در شکل نشان داده شده است. شکل های 4 و 5، بنابراین کل هزینه عملیات در صورت وجود رمپ بالا می رود. استفاده از DSM انعطاف پذیری بیشتری را طریق افزایش درصد بهره برداری از انرژی باد به سیستم اضافه خواهد کرد، که به وضوح در شکل 4 نشان داده شده است، با توجه به این که کل هزینه عملیات قطعا کاهش خواهد یافت و کمترین هزینه عملیاتی برای 15٪سطح مشارکت است.
جدول 3 (نتایج حاصل از نفوذ 10٪نفوذباددریک روز در تابستان) به وضوح نشان میدهد که بار پیک بالا با مقدار بالای انرژی باد مطابقت ندارد. واضح است که بدون استفاده از DSM و یا تخلیه بار، مشکل حل نخواهد شد، زیراتوان بالای باد در زمان غیر از پبک میباشد. به این ترتیب، دو راه حل برای حل این مشکل وجود دارد: از بین رفتن بار یاDSM. اما استفاده از تخلیه بار بر کیفیت خدمات و سطح رضایت مشتری تأثیر می گذارد. با این حال با استفاده از DSM این مسئله بسته به سطح مشارکت حل خواهد شد. همانطور که در جدول 3 نشان داده شده است سلول به نام ” بار با DSM ‘، سیستم نیاز به بیش از 10٪سطحمشارکتبرای حل اختلاف بین بار حداکثر و اوج توان باد دارد. همچنین از شکل 6 روشن است که با افزایش سطح مشارکت درصد بهره برداری از انرژی باد افزایش مییابد.
جداول 4 و 5 نتایج استفاده از سطح نفوذ 20 درصد انرژی باد را نشان می دهد. واضح است که هزینه عملیات کمتر از سطح نفوذ 10٪است. نشان داده شده است که سیستم هنوز با مشکل عدم هماهنگی بین حداکثر بار و حداکثر توان باد مواجه است. با این حال روشن است که مسئله رمپینگ در هنگام استفاده از سطح بالای نفوذ باد موثر خواهد بود. به عنوان مثال، درصد بهره برداری از انرژی باد کمتر از مواردی است که در انرژی باد تغییری وجود ندارد، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 4 و 5. شکل. 6 و 7 به وضوح نشان می دهد که با افزایش سطح نفوذ انرژی باد، درصد استفاده از انرژی باد کاهش مییابد اما با استفاده از DSM درصد استفاده از انرژی باد افزایش مییابد.
به طور کلی، تمام نتایج جدول اطمینان می دهد که درصد بهره برداری از انرژی باد در مشکل DED به شدت تحت تاثیر استفاده از برنامه DSM قرار دارد و در بعضی موارد راه حل هایی بدون استفاده از DSM وجود ندارد، زیرا اختلاف بزرگی بین بار باد و بار پیک در مورد تابستان با سطح نفوذ 10٪باد وجود دارد. افزون براین، اگر در بعضی موارد دیگریک رمپ بیش از مقادیر قابل قبول ژنراتور حرارتی باشد، انرژی باد محدود شده افزایش یابد؛ با این حال با استفاده از DSM با سطح نفوذ بالا می توان مسائل مربوط به عدم انطباق انرژی و یا مسائل رمپ را کنترل کرد.