عنوان

هماهنگی فنی- اقتصادی تولیدکنندگان بادی با سیستمهای ذخیره‌ساز انرژی جهت مشارکت بهینه در بازارهای برق با نفوذ بالای توان تولیدی بادی

Number

پ۲۹۹۱۳

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

هماهنگی فنی- اقتصادی تولیدکنندگان بادی با سیستمهای ذخیره‌ساز انرژی جهت مشارکت بهینه در بازارهای برق با نفوذ بالای توان تولیدی بادی

First Statement of Responsibility

مجتبی داداشی

Name of Publisher, Distributor, etc.

برق و کامپیوتر

Date of Publication, Distribution, etc.

۱۴۰۱

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۱۹ص.

Accompanying Material

سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

مهندسی برق گرايش قدرت

Date of degree

۱۴۰۱/۱۱/۱۸

Text of Note

تأمین انرژی ایمن یکی از اصلی‌ترین نیازهای جوامع برای توسعه پایدار است. یکی از اصلی‌ترین تهدیدهای تأمین انرژی پایدار، افزایش انتشار گازهای گلخانه‌ای و مخاطرات ناشی از آن است. این موضوع سبب شده است که سیاست‌گذاران، سرمایه‌گذاران و دولت‌ها توجه جدی به جایگزینی نیروگاه‌های متداول مبتنی بر سوخت‌های فسیلی با نیروگاه‌های تجدیدپذیر داشته باشند. لذا، در دهه‌های اخیر میزان ظرفیت نصب شده و تولید انرژی تجدیدپذیر در سیستم‌های قدرت افزایش قابل ملاحضه‌ای داشته‌ است.در میان منابع تجدیدپذیر، انرژی باد به سبب چگالی انرژی بالا و همچنین هزینه‌های سرمایه‌گذاری و بهره‌برداری مناسب نسبت به سایر منابع، خصوصأ در مناطقی از کره زمین که عرض جغرافیای بالایی دارند بیشتر مورد توجه‌ بوده است. این موضوع باعث افزایش نصب نیروگاه‌های بادی و به دنبال آن افزایش حضور این واحدها در بازارهای برق شده است. این افزایش و ضریب نفوذ بالای انرژی باد در سیستم، مشکلاتی برای بهره‌برداری ایمن و قابل اطمینان سیستم‌های قدرت و بازارهای برق ایجاد می‌کند. این مشکلات غالباً به دلیل ماهیت تصادفی و تغییرات زیاد در پروفیل تولید منابع بادی است. چنین شرایطی منجر می‌شود که پیک‌های لحظه‌ای و نوسان قیمت در بازار پیش‌رو افزایش یابد و از طرفی قیمت‌های بازار زمان واقعی با افزایش و نوسانات شدید روبرو شود. این شرایط مسأله مشارکت تولیدکنندگان بادی در بازار برق را تبدیل به یک مسأله چالشی می‌کند، چراکه صاحبان این نیروگاه‌ها در شرایطی در بازار مشارکت می‌کنند که در فرآیند قیمت¬دهی خود متغیرهای مهمی چون پروفیل توان تولیدی و قیمت انرژی در بازارهای برق تصادفی هستند.این مطالعه مشارکت و قمیت‌دهی تولیدکنندگان بادی در بازارهای برق را مورد بررسی قرار می‌‌دهد و برای مدیریت چالش‌های مذکور هماهنگی چندین تولیدکننده بادی با ذخیره¬سازهای انرژی در قالب یک نیروگاه برق مجازی را پیشنهاد می‌دهد. برای این هماهنگی یک روش برنامه‌ریزی تصادفی دو مرحله‌ای دوسطحی پیشنهاد می‌شود. در سطح بالای این مسأله، استراتژی قیمت‌دهی نیروگاه برق مجازی به صورت دو مرحله‌ای مدل-سازی می‌شود تا چالش‌های ناشی از متغیرهای تصادفی در فرآیند مشارکت این نهاد در بازار برق مدیریت شود. از سوی دیگر، سطح پایین مسأله، تسویه بازار پیش¬رو را با قیود مربوطه مدل¬سازی می‌کند. مدلسازی دو سطحی باعث می‌شود که بتوان نیروگاه برق مجازی را به صورت یک بازیگر قیمت‌ساز در بازار مدل‌کرد تا بتواند با تنظیم پیشنهادهای خود شرایط بازار را به نفع خود تغییر دهد. از طرف دیگر با اتخاذ این روش، قیمت تسویه بازار که متغیر مسأله سطح پایین است به عنوان متغیر پیونددهنده وارد مسأله سطح بالا می‌شود. لذا می‌توان با طرح سناریوهای مناسب برای مسأله تسویه بازار پیش‌رو از جمله تغییرات میزان تولید نیروگاه‌های بادی رقیب، شرایط تصادفی قیمت بازارهای برق با ضریب نفوذ بالای تولیدکنندگان بادی را مدل¬سازی کرد.در این پژوهش با طرح سیستم‌های مطالعاتی نمونه، کارایی روش پیشنهادی برای تنظیم بهینه قیمت و مقدار توان پیشنهادی نیروگاه برق مجازی در بازارهای برق ارزیابی می‌شود. در مطالعات موردی، تاثیر حضور و عدم حضور واحدهای ذخیره¬ساز انرژی در این نیروگاه و همچنین افزایش و کاهش سطح مشارکت نیروگاه‌های بادی رقیب در بازارهای برق مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد. همچنین، با طرح آنالیز حساسیت بر روی پارامترهای اصلی سیستم¬های ذخیره‌ساز انرژی، تأثیر تغییرات این پارامترها بر روی سود مورد انتظار نیروگاه برق مجازی بررسی می‌شود.

Text of Note

Providing secure energy is one of the main requirements of societies for sustainable development. Accordingly, one of the main threats to providing sustainable energy is the increase in greenhouse gas emissions and their resulting risks. This matter has caused policymakers, investors, and governments to pay serious attention to replacing fossil fuel-based conventional power plants with renewable power plants. Hence, in the past few years, the installed capacity and production of renewable energy have increased considerably in power systems.Out of the available renewable energy resources, wind energy has received more attention in the most recent years due to its high energy density as well as suitable capital and operational costs compared to other resources, especially in areas with high geographic latitudes. This issue has increased the penetration of wind power plants in power systems and followed in electricity markets. Nonetheless, the high penetration rate of wind energy leads to significant challenges in the secure and reliable operation of the power systems and electricity markets. These problems are often emerged due to the stochastic nature of wind speed and fluctuation in wind power generation. This condition, on the one hand, causes spike and fluctuations in the day-ahead market prices, and on the other hand, cause an increase and severe fluctuations in real-time market prices. In this context, wind power producers are confronted with challenges in participating in the electricity market since the owners of these power plants are required to deal with a wide range of uncertainties, including wind power generation and energy prices, in their offering strategy process.This study evaluates the offering strategy and the optimal participation of wind power producers in electricity markets and presents a coordination platform between these producers and energy storage systems in the form of a virtual power plant to manage the aforementioned challenges. For this proposed, a two-stage stochastic bi-level programming approach is proposed. At the upper-level of this problem, the offering strategy of the virtual power plant is assessed in two stages to manage the impact of stochastic variables in the participation process of this entity in electricity markets. While, at the lower-level of the problem, the day-ahead market clearing procedure is modeled in the presence of its related constraints. Bi-level programming allows the virtual power plant to be modeled as a price-maker player in the market, with the ability to influence market outcomes by optimal adjustment of its offers. Additionally, by exploiting this method, the market-clearing price, which is a variable of the lower-level problem, enters into the upper-level problem as a linking variable. Thus, it is possible to model the stochastic behavior of energy prices in markets with a high penetration of wind power by designing suitable scenarios for the day-ahead market clearing problem, including variations in the wind power production of rivals.In this thesis, it is attempted to assess the effectiveness of the proposed methodology for the optimal offering strategy of price-maker virtual power plants in electricity markets by designing typical case studies. In the considered case studies, the impact of the presence and absence of energy storage systems in the virtual power plant, as well as the increase and decrease in the level of participation of rival wind power producers in the electricity markets, are analyzed. Finally, considering a sensitivity analysis of the main parameters of energy storage systems, the impact of changes in these parameters on the expected profit of the virtual power plant is investigated.

Variant Title

Techno-Economic Coordination of Wind Producers with Energy Storage Systems for the Optimal Participation in Electricity Markets with the High Penetration of Wind Power Production

Entry Element

‏داداشی،

Part of Name Other than Entry Element

مجتبی

Relator Code

تهیه کننده

Entry Element

‏زارع،

Entry Element

سیدی،

Entry Element

‏شفیعی خواه،

Part of Name Other than Entry Element

کاظم

Part of Name Other than Entry Element

هیرش

Part of Name Other than Entry Element

میعاد‌رضا

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد راهنما

Dates

استاد مشاور

Entry Element

‏ تبریز