مدیریت انرژی بهینهدر سیستم های چند حاملی با درنظر گرفتن عدم قطعیت هاو محدودیت های شبکه
/میر جلال وحید ژاکدل
: مهندسی برق و کامپیوتر
، ۱۳۹۶
، افشاری
چاپی
فاقد کلید واژه فارسی و انگلیسی
کارشناسی ارشد
گرایش سیستم های قدرت
۱۳۹۶/۰۶/۱۵
تبریز
تامین انرژی مصرفکنندگان در سطح جهان، توسط حاملهای انرژی مختلفی صورت میگیرد .در میان این حاملهای مختلف برق و گاز طبیعی با دارا بودن شبکههای سراسری در اکثر کشورهای جهان، نقش بسیار پررنگ و مهمی در تامین انرژی جهانی ایفا میکنند .به همین دلیل کارهای تحقیقاتی بسیاری در راستای بهرهبرداری بهینه از شبکههای برق و گاز طبیعی تحت مفهوم شارش بهینه توان یا انرژی صورت میپذیرد .از سوی دیگر، واحدهایی مانند نیروگاههای گازسوز، هابهای انرژی و دیگر تجهیزات و ادوات چند حاملی که، باعث ایجاد نقاط اتصال و تعامل ما بین این دوشبکه سراسری میگردند .به عبارت دیگر، با ورود این تجهیزات، شبکههای برق و گاز طبیعی کاملا به یکدیگر وابسته شده و بر همدیگر تاثیر گذاشته و از هم تاثیر میپذیرند .با وضع حاضر، بررسی و مطالعه بهینهسازی شبکههای برق و گاز به صورت مستقل و جداگانه و بدون در نظر گرفتن شبکهی دیگر، امری ناقص به نظر میرسد که نتایجی کامل و بهینه در پی نخواهد داشت .از این رو در سالهای اخیر، شبکههای برق و گاز به صورت یک شبکه واحد انرژی در نظر گرفته شده و تمام مطالعات بر روی کل سیستم انرژی صورت میپذیرد .در این مطالعات تمام قیدهای عملیاتی و فنی هر یک از شبکهها لحاظ میگردد .بررسی ترکیبی شبکههای حاملهای انرژی مختلف، دو مزیت مهم به همراه دارد :اول (ارائه تحلیلی جامع در مطالعات سیستم انرژی دوم (ارائه راهکارهای جدید برای حل مشکلات شبکهها با استفاده از انعطافپذیری ایجاد شده .این پایاننامه با توجه به دو مزیت فوق، دو بحث را در حوزه مطالعات سیستمهای انرژی چند حاملی ارائه داده است .بحث اول، بررسی کامل و جامع حضور ذخیرهساز انرژی الکتریکی هوای فشرده در سیستم انرژی چند حاملی است .طی سالهای اخیر، ذخیرهساز هوای فشرده که یک ذخیرهساز مرتبط با شبکه گاز و برق است و در بعضی از حالتهای کاری خود، با مصرف گاز به تاثیر گذاری در شبکه برق میپردازد، به عنوان راهکاری جهت حل مشکلات تولید تصادفی منابع تجدیدپذیر ارائهشده است .این مطالعه بدین جهت صورت میگیرد تا با بررسی جامع تاثیر حضور این ذخیرهساز هم در شبکه برق و هم در شبکه گاز طبیعی، تحلیل کاملتری را نسبت به ارزیابی اقتصادی حضور این ذخیرهساز نسبت به کارهایی که صرفا شبکه برق را مورد توجه قرار دادهاند، ارائه دهد .بحث دوم این پایاننامه در راستای استفاده از مزیت دوم مطرح شده میباشد .در بحث دوم، روش جدیدی که حاصل بررسی موضوع در بستر سیستمهای انرژی چند حاملی است، برای حل مشکل پایداری ولتاژ شبکه الکتریکی پیشنهاد شده است .در این قسمت مساله پایداری ولتاژ شبکه ارائه گشته و تاثیر بررسی ترکیبی و امکانهایی که شبکه گازی برای افزایش پایداری ولتاژ در اختیار قرار میدهد مورد ارزیابی اقصادی و فنی قرار گرفته است .مسائل بهینهسازی مطرح شده در تست سیستمهای ارائه شده توسط نرم افزار بهینهسازی GAMS شبیهسازی شده است.
Provision of energy consumers demand in the world, is done by utilization of different energy carriers. Among the these carriers the widespread networks of electricity and natural gas, play so important role in meeting these demands. For that, the lots of studies have been done for optimization of these networks operation which can be posed based on optimal power flow subject. On the other hand, presence of gas powered power plants, energy hubs and other multi energy related devices have existed the coupling points between electrical and natural gas networks. In the other words, with entrance of such devices, the interdependency of electrical and natural gas networks are increased and they affect each other. With this situation, the independent investigation of electrical and natural gas networks pose so considerable lack of comprehensiveness. Based on these issues, in recent years, researchers have assumed the electrical and natural gas networks as unified energy system and present their discussion on this system with considering all networks technical constraints. This integrated attitude has two main advantages: ۱) Presenting the comprehensive analysis during the studying of energy systems. ۲) Proposing new solutions for problem based on new provided flexibility of system. Current thesis, based on these advantages, has presented two discussions in multi carrier energy systems environment: ۱) First discussion is the presenting a complete and comprehensive analysis of impact of air compressed electrical energy storage presence in the multi carrier energy system. This type of storage which is a multi energy related energy storage and consumes natural gas in ۲ stated of operation, has been declared as a solution for neutralizing the uncertain generation of renewable energy resources. This thesis aims to study the impact of this storage presence in both networks of electricity and natural gas. This thesis attempts to provide more complete economical evaluation than the studies with only consider the electrical network. ۲) Second discussion of this thesis is presenting an novel framework for solving the power system voltage stability problem which is result of multi carrier energy system provided potential. In this part, after presenting the voltage stability problem, the natural gas impact and opportunities for enhancement of power system voltage stability has been discussed. The optimization problems of this thesis has been carried out by GAMS software