ترجمه مقاله توسعه سیستم زیر انتقالی تولید پراکنده

توضیحات

عنوان فارسی: یک مدل چند مرحله ای مبتنی بر برنامه نویسی غیر خطی اعداد صحیح مخلوط برای برنامه ریزی توسعه سیستم زیر انتقالی با توجه به جایگاه واحد های تولید پراکنده

عنوان انگلیسی:

A multi-stage MINLP-based model for sub-transmission system expansion planning considering the placement of DG units

پیشگفتار

این مقاله یک مدل چند مرحله ای مبتنی بر روش برنامه نویسی غیر خطی اعداد صحیح مخلوط (MINLP) را برای مشخص کردن برنامه ریزی توسعه سیستم زیر انتقالی (SSEP) بهینه را نشان می دهد. این مدل جایگاه واحد های تولید پراکنده را در شبکه توزیع در طول دوره برنامه ریزی مورد توجه قرار می دهد. SSEP تجهیزاتی را که باید نصب و یا تقویت شوند تا سیستم بتواند با کمترین هزینه در حالی که محدودیت های عملیاتی را ارضا می کند، در میزان نیاز پیش بینی شده کار کند را مشخص می کند. محدودیت ها شامل حداکثر افت ولتاژ مجاز و ظرفیت های عملیاتی ایستگاه های فرعی، منابع تغذیه ولتاژ متوسط و واحد های تولید پراکنده می شوند. ضمنا، مدل پیشنهادی به طور همزمان برنامه­ریزی بهینه برای ایستگاه های زیر انتقالی موجود و جدید، و مسیر های منابع تغذیه ولتاژ متوسط را ارائه می کند. بعلاوه، تخصیص و برنامه ریزی عملیاتی واحد های تولید پراکنده در طول دوره برنامه ریزی مورد توجه قرار گرفته است. از سویی دیگر محدود های توسعه ایستگاه های زیر انتقالی موجود و مورد نظر و واحد های تولید پراکنده، به عنوان محدودیت های توسعه در مسئله SSEP مد نظر قرار گرفته شده اند. کارایی مدل مبتنی بر MINLP پیشنهادی با استفاده از چندین مطالعه موردی نشان داده شده است.

کلید واژه ها: زیر انتقال گسترش پست ، برنامه ریزی ، تولید پراکنده ، مسیریابی تغذیه کننده

مقدمه

سیستم زیر انتقالی، بخشی از شبکه انتقال قدرت برق می باشد، که منابع تغذیه در شبکه انتقال ولتاژ بالا را به نقاط با ولتاژ متوسط در شبکه توزیع متصل می کند. برنامه ریزی توسعه سیستم زیر انتقالی (SSEP) تجهیزاتی را که باید نصب و یا تقویت شوند تا سیستم بتواند با کمترین هزینه در حالی که محدودیت های عملیاتی را ارضا می کند، در میزان نیاز پیش بینی شده کار کند را مشخص می کند. این هدف با بهینه سازی موقعیت و اندازه المان های شبکه مانند ایستگاه های فرعی، منابع تغذیه ولتاژ متوسط و واحد های تولید پراکنده، به دست می آمد. واحد های تولید پراکنده به عنوان منابع توان کوچکی تعریف می شوند که نزدیک نقاط بار قرار گرفته اند. نقش واحد های تولید پراکنده با فرآهم کردن مزیت های مختلفی مانند کاهش هزینه، اعتبار عرضه، خدمات جانبی، کاهش انتشار ذرات و به تعویق انداختن برنامه ریزی توسعه توزیع و انتقال، در دهه های اخیر پر رنگ تر شده است. اشتیاق اپراتور های شبکه توزیع (DNO)، مالکین واحد های تولید پراکنده (DGO) و نیازهای اجتماعی سیاسی منجر به افزایش استفاده از واحد های تولید پراکنده شد. از سوی دیگر، تزریق توان فعال و انفعالی از واحد های تولید پراکنده که معمولا نزدیک مراکز بار نصب شده اند، به عنوان راه حلی اقتصادی برای بهبود سیستم توزیع دیده می شوند. لذا واحد های تولید پراکنده به عنوان یک گزینه قابل توجه در برنامه ریزی سیستم های توزیع در آینده به حساب می آیند. چالش بین یکپارچه سازی واحد های تولید پراکنده در سیستم قدرت و طرح حفاظتی موجود مشکلی اساسی است که در مقالات [9-11] مورد بحث قرار گرفته است.

روش های بسیاری برای برنامه ریزی توزیع سیستم ارائه شده اند. اما تعداد اندکی از آن ها روی جایگاه و برنامه توسعه ایستگاه های زیر انتقالی تمرکز کرده اند. بعضی مقالات، مانند [12]، موقعیت، نوع و ظرفیت تجهیزات جدید که باید توسعه یابند یا به سیستم توزیع افزوده شوند را از طریق روشی آماری معین کرده اند، که تنها یکی از افق های برنامه ریزی را مورد توجه قرار می دهد. بعضی روش های دیگر مانند روش متوالی، روش نیمه دینامیک و روش دینامیک تنوع زمان نیاز را در طور دوره برنامه ریزی توسعه مورد توجه قرار داده اند. در روش پی در پی، یک برنامه ریزی آماری برای هر بازه زمانی اجرا شده است تا آن بازه به حداکثر سطح بار خود با توجه به برنامه ریزی چیدمان مرحله قبلی، برسد. از آنجایی که پاسخ بهینه هر دوره زمانی به نتیجه به دست آمده از مراحل قبلی وابسته است، روش پی در پی معمولا منجر به یک مقدار کمینه محلی می شود. در روش نیمه دینامیکی دوره کلی برنامه ریزی به دو بخش مجزا تقسیم بندی می شود. در بخش اول، بر مبنای برنامه ریزی آماری، یک سیستم طوری طراحی می شود تا بتواند با حداکثر نیاز افق سال در شرایط بهینه عمل کند. سپس ایستگاه های فرعی انتخاب نشده از مجموعه ایستگاه های انتخابی حذف می شوند. مضاف بر این، حداکثر ظرفیت نصب هر ایستگاه، با توجه به نتایج به دست آمده از فاز اول، محدود شده است. در بخش دوم، اثر رشد بار در هر بازه زمانی، با توجه به روش پی دی پی مورد توجه قرار گرفته است. در برنامه ریزی توسعه دینامیکی، تمامی مراحی و تمامی مجهولات مسئله به طور همزمان مشخص می شوند. استفاده از فرمولاسیون برنامه نویسی غیر خطی اعداد صحیح مخلوط (MINLP) در روش دینامیکی، مسئله را پیچیده کرده و زمان مورد نیاز را چندین برابر می کند. از این رو، الگوریتم بهینه سازی ممکن است در کمینه های محلی متوقف شود.

در مقالات متعددی، برنامه ریزی توسعه ایستگاه های زیر انتقالی و منابع تغذیه ولتاژ متوسط با توجه به سیستم توزیع اولیه مورد بررسی قرار گرفته اند. مفهموم ماتریس مشخصه افت در [18] معرفی شده است. سپس، حداقل درخت پوشا و الگوریتم ژنتیک به ترتیب برای تولید مجموعه ای از جمعیت اولیه محتمل و برای مشخص کردن تخصیص ایستگاه های ولتاژ بالای بهینه به همراه مسیریابی منابع تغذیه به کار گرفته شده اند. برنامه ریزی توسعه چند مرحله ای سیستم توزیع با استفاده از الگوریتم ارزیابی ترکیبی در [19,20] ارائه شده است. برنامه ریزی توسعه چند مرحله ای ایستگاه های زیر انتقالی مبتنی بر آتامای یادگیرنده در [21] آورده شده است. در [22] روشی برای طراحی بهینه شبکه توزیع با جداسازی مسئله به چند زیر مسئله کوچکتر، ارائه شده است. بنابراین روش پیشنهادی ممکن است به عنوان ترکیبی بهینه از زیر مسئله های بهینه تعبیر شود. یک مدل بهینه سازی دینامیکی سلسله مراتبی در [23] برای برنامه ریزی و زمان بندی انرژی در سیستم های توزیع قدرت، معرفی شده است. سپس، با استفاده از مقایسه هزینه سرمایه گذاری برای هر پاسخ، مطلوب ترین پاسخ می تواند مشخص شود. در [24] روش های تحقیق عملیاتی برای بهینه سازی همزمان اندازه ایستگاه و محدودیت های خدمات، با توجه به قوانین توزیع به کار گرفته شد. مسئله موقعیت بهینه ایستگاه های فرعی با توجه به محدودیت های فنی و پارامترهای اقتصادی با استفاده از الگوریتم ژنتیک در [25,26] حل شده است. روش احتمالی در [27] ارائه شده است تا محیط محدوده ای که مرکز بار، حداکثر احتمال یافته شدن را دارد، محاسبه کند. در [28] حضور تولید پراکنده به عنوان جایگزینی برای تامین بار سیستم زیر انتقالی در نظر گرفته شده است و اثر واحد های تولید پراکنده روی برنامه ریزی توسعه سیستم زیر انتقالی به عنوان روش آماری مدل شده است. حل ارائه شده در [29] ظرفیت بهینه ایستگاه های فرعی، موقعیت بهینه و ظرفیت تولید کننده های پراکنده را به همراه پیکربندی بهینه خطوط توزیع با استفاده از الگوریتم ژنتیک و برنامه نویسی خطی، می دهد. طبقه بندی برخی تحقیقات در مورد برنامه ریزی توسعه ایستگاه های زیر انتقالی در جدول 1 لیست شده است. این طبقه بندی نشان می دهد که روش های ارائه شده در [13,18,24-29] برای مشخص کردن جایگاه ایستگاه های فرعی مناسب هستند (شامل موقعیت مکانی و اندازه). همچنین بعضی از آن ها مانند [12,20,22,23,27,28] مانند [15-18] روشی دو بخشی را ارائه کرده اند. در بخش اول، موقعیت و اندازه ایستگاه های فرعی مشخص می شود. سپس، در بخش دوم، محدوده خدمات ایستگاه های فرعی تصمیم گیری می شوند. با توجه به جدول 1 روش پیشنهادی می تواند موقعیت، اندازه و زمان نصب یا تقویت ایستگاه فرعی را تعیین کند. همچنین روش پیشنهادی ایستگاه های فرعی و منابع تغذیه ولتاژ متوسط را به طور همزمان مد نظر قرار می دهد.

در این مقاله، با بسط دادن فرمولاسیون ها مسائل محققین گذشته روی SSEP، یک روش MINLP ارائه شده که برنامه ریزی توسعه چند مرحله ای پی در پی با توجه به واحد های تولید پراکنده را مشخص می کند. هزینه سرمایه گذاری، تقویت، هزینه عملیاتی و هزینه اتلاف انرژی به همراه هزینه سرمایه گذاری واحد های تولید پراکنده در افق های برنامه ریزی تابع هدف پیشنهاد شده مد نظر قرار داده شده است. ضمنا، محدودیت های فنی، عملیاتی و توسعه در برنامه GAMS مدل شده و توسط حل کننده BARON حل شده اند. هدف مدل پیشنهادی تهیه مدل جامع و  چند منظوره ای است که بتواند موقعیت، اندازه و زمان بندی تولید های پراکنده به همراه نصب و تقویت ایستگاه های فرعی و منابع تغذیه ولتاژ متوسط را به صورت همزمان، در دوره برنامه ریزی، پوشش دهد.

مابقی مقاله متشکل از موارد زیر است: بخش “شرح مسئله” به توضیح مسئله اختصاص داده شده است؛ “فرمولاسیون مسئله” پیش زمینه ای در رابطه با فرمولاسیون ریاضی را ارائه می دهد. روش حل در بخش “روش حل” توصیف شده است. و مطالعه ای عددی در بخش “مطالعات عددی” برای نشان داده روش پیشنهادی انجام گرفته است. بخش “نتیجه گیری” نتیجه مقاله را ارائه می دهد.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه لطفا از گزینه افزودن به سبد خرید استفاده فرمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.