هماهنگی هوشمند خودروهای برقی، توربین های بادی و سامانه های خورشیدی در بازار توان راکتیو: یک چارچوب بهینه سازی دو سطحی برای شبکه های توزیع پایدار

چکیده مقاله

با گسترش سریع منابع انرژی تجدیدپذیر مانند توربین های بادی و پانل های خورشیدی در شبکه های توزیع، چالش های جدی در زمینه کیفیت توان و پایداری ولتاژ به وجود آمده است. این منابع به دلیل ذات متغیر و غیرقابل پیش بینی، قادر به تامین توان راکتیو مورد نیاز شبکه نیستند و نیاز به حمایت خارجی دارند. در عین حال، خودروهای برقی (EVs) به عنوان یک زیرساخت انرژی پراکنده و انعطاف پذیر، ظرفیت بالقوه قابل توجهی برای تامین یا مصرف توان راکتیو از طریق فناوری V۲G (Vehicle-to-Grid) دارند. این مقاله یک چارچوب بهینه سازی دو سطحی را برای هماهنگی هوشمند خودروهای برقی، توربین های بادی و سامانه های خورشیدی در بازار توان راکتیو ارائه می دهد. در سطح اول، یک مدل استراتژی تعادلی (Stackelberg Game) بین اپراتور بازار توان راکتیو (رهبر) و مالکان خودروهای برقی (پیرو) طراحی شده است تا قیمت بهینه توان راکتیو تعیین شود. در سطح دوم، یک مدل بهینه سازی ترکیبی غیرخطی-مختلط (MINLP) برای برنامه ریزی همزمان تولید توان اکتیو و راکتیو از سوی واحدهای بادی، خورشیدی و خودروهای برقی حل می شود. مدل با در نظر گرفتن محدودیت های فنی (پروفایل شارژ EV، عدم قطعیت تولید باد و خورشید، محدودیت ولتاژ شبکه) و اقتصادی (هزینه سرمایه گذاری، درآمد از بازار توان راکتیو) توسعه یافته است. شبیه سازی ها روی یک شبکه توزیع ۳۳ باسه استاندارد (IEEE ۳۳-Bus) با حضور ۱۲۰ خودروی برقی، ۵ توربین بادی (هر کدام ۲ مگاوات) و ۳ سامانه خورشیدی (هر کدام ۱٫۵ مگاوات) انجام شده است. نتایج نشان می دهد که:• استفاده از EVs در بازار توان راکتیو، نیاز به واحدهای جبران ساز سنتی (مانند SVG یا خازن ها) را تا ۶۸٪ کاهش می دهد.• کیفیت ولتاژ در تمام باس ها به طور میانگین ۱۲٪ بهبود یافته است.• درآمد مالکان EVs از فروش توان راکتیو به طور متوسط ۱۸٪ افزایش در سود کلی آن ها ایجاد می کند.• هزینه کلی توان راکتیو برای اپراتور شبکه تا ۴۱٪ کاهش یافته است.همچنین، برای افزایش قابلیت اطمینان در شرایط عدم قطعیت، یک الگوریتم روتوستی (Robust Optimization) بر اساس سناریوی بدترین حالت (Worst-Case) به کار گرفته شده است که عملکرد سیستم را در شرایط نامساعد (مانند کاهش ناگهانی باد یا ابری شدن آسمان) تضمین می کند. این چارچوب نه تنها از نظر فنی کارآمد است، بلکه یک الگوی اقتصادی پایدار برای ادغام EVs در بازارهای انرژی آینده ارائه می دهد.

کلیدواژه‌ها

نویسندگان

مهرداد ضیاءپور

شهرداری رشت

�یاءپور، مهرداد،1404،هماهنگی هوشمند خودروهای برقی، توربین های بادی و سامانه های خورشیدی در بازار توان راکتیو: یک چارچوب بهینه سازی دو سطحی برای شبکه های توزیع پایدار،بیست و هفتمین کنفرانس ملی مهندسی برق ،کامپیوتر و مکانیک،شیروان

ارائه‌شده در

مجموعه مقالات بیست و هفتمین کنفرانس ملی مهندسی برق ،کامپیوتر و مکانیک24 شهریور 1404 · شیروان