برنامه‌ریزی بهینه خودروهای برقی در شبکه توزیع با هدف کمینه‌سازی هزینه و تلفات توان

توضیحات

بخشی از پایان نامه :

خودروهای الکتریکی به‌عنوان یکی از فناوری‌های جدید در حال توسعه است که روز‌به‌روز به صورت چشم‌گیر در حال پیشرفت است. فناوری باتری مورد استفاده در خودروهای برقی باعث شده است که این تجهیزات، علاوه بر کاهش قابل‌توجه استفاده از سوخت‌های فسیلی در تجهیزات حمل‌ونقل، بتوانند به‌عنوان یک سیستم ذخیره‌سازی انرژی در شبکه مورد استفاده قرار گرفته و به صورت یک منبع تولید انرژی در شبکه برق مورد بهره‌برداری گردد. با پیشرفت بازار برق و زیرساخت‌های ارتباطی بین تولید و مصرف در بخش انرژی، امکان مبادله انرژی بین تولید‌‌کننده و مصرف‌کننده فراهم شده است. از این رو، خودروهای برقی با مالکیت خصوصی قادرند انرژی مازاد خود را در ساعات پیک مصرف به شبکه تحویل داده و برای مصرف‌کننده یک منبع درآمد تلقی گردند.

از سوی دیگر، اضافه شدن این خودروها در مقیاس زیاد به شبکه توزیع، بار مصرفی بزرگی را به شبکه توزیع تحمیل خواهد کرد که در صورت عدم مدیریت صحیح این بار، تلفات و هزینه‌های شبکه به شدت افزایش خواهد یافت. در این پایان‌نامه یک الگوی بهینه به‌منظور برنامه‌ریزی شارژ خودروهای برقی در شبکه توزیع ارائه خواهد شد که بر اساس بهینه‌سازی یک تابع هدف مشخص، روند شارژ خودروهای برقی را در طول شبانه‌روز مشخص می‌کند. تابع هدف پیشنهادی بر اساس بیشینه‌سازی سود مصرف‌کننده و کمینه‌سازی هزینه تلفات توان اکتیو در شبکه توزیع تعریف می‌گردد. به‌منظور این مسئله‌سازی از داده‌های پخش بار سیستم به‌عنوان ورودی استفاده شده و الگوریتم سیمپلکس نیز به برای حل مسئله استفاده خواهد شد. پیاده‌سازی مسئله بهینه‌سازی پیشنهادی روی یک شبکه توزیع شعاعی استاندارد و تحلیل نتایج به دست آمده، صحت الگوی شارژ پیشنهادی را مشخص خواهد کرد. به‌منظور حل مسئله بهینه‌سازی و نیز استخراج داده‌های پخش بار، از محیط کدنویسی برنامه MATLAB استفاده خواهد شد.

اهداف پایان نامه:

هدف اصلی در این مطالعه، ارائه یک الگوی شارژ بهینه برای خودروهای برقی اضافه شده به عنوان بارهای دینامیکی در شبکه توزیع است، به گونه ای که هزینه مشترکین و نیز تلفات سیستم توزیع به حداقل برسد. بنابراین تابع هدف یک تابع دو منظوره اما یک متغیره خواهد بود. متغیر بهینه سازی، توان ساعتی بهینه شارژ و دشارژ خودروی برقی است. تعرفه ساعتی برق خریداری شده از شبکه و نیز داده های سیستم توزیع مورد مطالعه، جزو معلومات مسئله بهینه سازی است. همچنین پروفیل بار ساعتی در شبکه توزیع نیز برای یک روز خاص معلوم است. در این پایان‌نامه یک سری فرضیات اصلی مد نظر است که به صورت زیر خلاصه می‌گردد:

1. بازه بهینه‌سازی به صورت 24 ساعته است و زمان‌بندی شارژ و دشارژ خودروهای برقی نیز برای بازه روزانه تعیین می‌شود.
2. پروفیل بار مصرفی روزانه در شبکه توزیع مشخص است.
3. منحنی قیمت برق شبکه اصلی (تعرفه شبکه) نیز به صورت ساعتی و همچنین قیمت ساعتی برق که توسط شبکه تعیین می‌گردد، مشخص می‌باشد.
4. پارامترهای هزینه‌های ثابت مربوط به احداث ایستگاه‌های شارژ و یا زیرساخت شارژ در محاسبات لحاظ نمی‌شود به این خاطر که هدف از بهینه‌سازی، کمینه‌سازی هزینه‌های روزانه مصرف‌کننده است.
5. هزینه‌های جاری زیرساخت‌های شارژ و دشارژ نظیر هزینه‌های جایگزینی و یا تعمیر تجهیزات شارژ در نظر گرفته نمی‌شود.
6. عدم قطعیت بار در مسئله بهینه‌سازی در نظر گرفته نشده و پروفیل بار روزانه از یک الگوی مشخص پیروی می‌کنند که به‌عنوان ورودی، به مسئله بهینه‌سازی اعمال می‌شود.
7. تابع هدف از جنس سود تعریف شده و هدف نهایی، بیشینه‌سازی این سود خواهد بود.