فهرست:
چکیده .............................................................................................................................................................1
فصل اول : کلیات
مقدمه ..................................................................................................................................................3
پیشینه برنامه ریزی مبتنی بر ریسک اشتراک واحدهای نیروگاهی در حضور واحدهای آبی و بادی .5
اهداف پروژه ......................................................................................................................................8
فصل دوم : مفهوم ریسک و قابلیت اطمینان در سیستم قدرت
2-1- مقدمه ..................................................................................................................................................11
2-2- قابلیت اطمینان سیستمهای قدرت .......................................................................................................11
2-3- مدیریت ریسک ..................................................................................................................................12
2-4- عملکرد قابل قبول سیستم قدرت .......................................................................................................16
2-5- بازههای زمانی برنامهریزی سیستم قدرت ...........................................................................................18
2-6- محدودیت های بهره برداری سیستم قدرت ........................................................................................22
2-7- مفهوم ذخیره چرخان ..........................................................................................................................23
2-8- معیارهای ارزیابی ذخیره چرخان ........................................................................................................25
2-8-1- معیارهای قطعی ارزیابی ذخیره چرخان .........................................................................................26
2-8-2- معیارهای احتمالاتی ارزیابی ذخیره چرخان ...................................................................................27
2-9- مدل ساده دو حالته قابلیت اطمینان واحدهای تولیدی حرارتی ..........................................................28
2-10- سطوح سلسله مراتبی در ارزیابی قابلیت اطمینان ............................................................................31
2-10-1- ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم تولید ( سطح HLI ) ............................................................ 31
2-10-1-1- شاخص احتمال از دست رفتن بار (LOLP ، LOLE) .......................................................32
2-10-1-2- شاخص از دست رفتن انرژی ( EENS،LOEE ) ...............................................................34
2-10-1-3- شاخص فراوانی و تداوم (LOLF ،LOLD ) ......................................................................35
2-10-2- ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم مرکب تولید و انتقال ( سطح HLII ) .....................................36
2-10-2-1- شاخصهای ارزیابی قابلیت اطمینان نقاط بار مشترکین ......................................................37
2-10-2-2- شاخص های ارزیابی قابلیت اطمینان کل سیستم ................................................................38
2-11- نتیجهگیری ...................................................................................................................................39
فصل سوم : نیروگاههای برق آبی تلمبه ذخیرهای و مزارع بادی
3-1- مقدمه ............................................................................................................................................41
3-2- بهرهبردار مستقل سیستم و انواع بازارهای برق .............................................................................42
3-2-1- برنامهریزی بهرهبرداری سیستم قدرت .....................................................................................44
3-2-2- خرید خدمات جانبی بمنظور حفظ قابلیت اطمینان .................................................................46
3-3- شبکه انتقال و قابلیت انتقال توان الکتریکی ..................................................................................47
3-4- نیروگاههای برق آبی تلمبه- ذخیرهای PSHPPs...........................................................................50
3-4-1- ظرفیت نصب ...........................................................................................................................57
3-4-2- ارتفاع پمپاژ هد و آبدهی .........................................................................................................57
3-4-3- حجم مفید و مرده ....................................................................................................................58
3-4-4- ارتفاع سدها- تراز حداقل و حداکثر بهرهبرداری .....................................................................58
3-4-5- خطوط انتقال انرژی .................................................................................................................59
3-4-6- تعداد ساعات عملکرد و زمان پاسخ نیروگاه ............................................................................59
3-4-7- پمپ و توربین .........................................................................................................................59
3-4-8- عملکرد فنی نیروگاه برق آبی تلمبه- ذخیرهای ........................................................................60
3-5- مزارع بادی .................................................................................................................................61
3-6- پیشینه مطالعات انجام شده در زمینه برنامهریزی اشتراک واحدهای نیروگاهی UC در حضور نیروگاههای برق آبی تلمبه- ذخیرهای و مزارع بادی .............................................................................63
3-6-1- بهرهبرداری یکپارچه نیروگاه بادی و تلمبه ذخیرهای برای شرکت در بازار برق .......................63
3-6-2- برنامهریزی بهره برداری بهینه از منابع تولید بادی و تلمبه ذخیرهای درسیستم قدرت تجدید ساختار شده با استفاده از مدل سازی فازی .........................................................................................................65
3-6-3- برنامهریزی و هماهنگی نیروگاههای تلمبه-ذخیرهای و بادی با در نظر گرفتن عدم قطعیت در پیشبینی بار و توان باد .............................................................................................................................67
3-6-4- برنامهریزی بهرهبرداری بهینه نیروگاههای برق آبی تلمبه ذخیرهای در سیستم قدرت با نفوذ زیاد تولید فتوولتاییک توسط الگوریتم ژنتیک ................................................................................................69
3-6-5- برنامهریزی ظرفیت تلمبه ذخیرهای برای یکپارچه سازی با قدرت باد ....................................71
3-6-6- برنامهریزی اشتراک واحدهای نیروگاهی با حضور نیروگاههای بادی و آبی تلمبه ذخیرهای ...74
3-6-7- رهیافت برنامهریزی پیچیده- صحیح خطی MILP برای بهرهبرداری کوتاه مدت نیروگاه آبی و برنامهریزی اشتراکی ورود و خروج واحد وابسته به هد مخزن ..............................................................78
3-7- نتیجهگیری ...................................................................................................................................80
فصل چهارم: فرمولاسیون برنامهریزی مبتنی بر ریسک اشتراک واحدهای نیروگاهی با حضور
انواع واحدهای حرارتی، برق آبی تلمبه ذخیرهای و مزارع بادی
4-1- مقدمه ...........................................................................................................................................82
4-2- بازار اشتراکی برق با تسویه همزمان انرژی و خدمات جانبی..........................................................83
4-3- الگوریتم تحلیلی پیشنهادی بمنظور برنامهریزی هماهنگ واحدهای حرارتی، برق آبی تلمبه ذخیرهای و
مزارع بادی مبتنی بر ریسک تحت شرایط بازار اشتراکی توان ................................................................ 84
4-3-1- مرحله اول (جواب اولیه از حل مدل معمولی): اجرای روتین UC با حضور واحدهای حرارتی،
نیروگاههای تلمبه ذخیرهای و مزارع بادی..............................................................................................87
4-3-1-1- نیروگاههای برق آبی تلمبه- ذخیرهای در بازار اشتراکی روز آینده......................................88
4-3-1-2- مزارع بادی در بازار اشتراکی روز آینده...............................................................................90
4-3-1-3- نیروگاههای حرارتی (بار پایه) در بازار اشتراکی روز آینده..................................................92
4-3-2- مرحله دوم (جواب نهایی از حل مدل RBUC پیشنهادی): اجرای توزیع اقتصادی بار ED
مبتنی بر ریسک توسط آنالیز سود/هزینه در تابع هدف با حضور واحدهای حرارتی،
نیروگاههای تلمبه ذخیره ای و مزارع بادی...........................................................................................96
4 -3-2-1- مدلسازی قید توازن توان اکتیو در شینهها (شرایط نرمال) .................................................97
4-3-2-2- مدلسازی قید توازن توان در شینهها (خروج اجباری واحدهای حرارنی) ..........................98
4-3 -2-3- مدلسازی قید توازن توان اکتیو در شینهها (سناریوهای کمبود تولید مزارع بادی) .............99
4 -4- فرمولاسیون شاخص ریسک نقاط بار مشترکین .....................................101
فصل پنجم:مطالعات شبیهسازی و آنالیز حساسیت
5-1- مقدمه............................................................................................................................................104
5-1-1- مدلسازی بخش تولید ................................................................104
5-1-2- مدلسازی شبکه انتقال ......................................................107
5-1-3- مدلسازی تقاضای بار ............................................................................108
5-2- مطالعه حالت پایه .........................................................................................................................109
5-3- بررسی تاثیر تغییر در ارزش بار از دست رفته مشترکین VOLL در باسبار مختلف شبکه بر روی
نحوه تسویه بازار اشتراکی روز آینده......................................................................................................114
5-4- بررسی تاثیر تغییر در نرخ خرابی واحدهای حرارتی ORR بر روی نحوه تسویه بازار اشتراکی روز آینده...119
5-5- بررسی تاثیر تغییر پروفیل بارهای متصل به باسبارهای 3، 4 و 5 شبکه بر روی نحوه تسویه
بازار اشتراکی روز آینده.......................................................................................................................124
6-5- نتیجهگیری..................................................................................................................................130
مراجع.....................................................................................................................132
منبع:
Billinton, R. and Allan, R.N.,“Reliability Evaluation of Power Systems” 1st Edition, Plenum Press, New York, 1984.
Billinton, R. and Allan, R.N,“Reliability Evaluation of Power Systems” 2nd Edition Plenum Press, New York, 1996.
Reliability Concepts,“North American Electric Reliability Corporation ” Version 1.0.2 − Format repairs, December 19, 2007.
Allen J Wood and Bruce F Wollenberg,“Power Generation, Operation and Control,” 2nd edition, Wiley Interscience, 1996.
Y. Rebours and D. Kirschen, "A Survey of Definitions and Specifications of Reserve Services", Release 1, the University of Manchester, the 19th of September 2005.
Rebours, Y .and Kirschen, D.S. (2005b) What is spinning reserve?, 2005 UMIST, Manchester.
F. Aminifar, M. Fotuhi-Firuzabad and M. Shahidehpour,“Unit Commitment With Probabilistic Spinning Reserve and Interruptible Load Considerations ,” IEEE Transactions on Power Systems, VOL. 24, NO. 1, February 2009.
M. A.Ortega-Vazquez, D. S., Kirschen,“ Optimizing the spinning reserve requirements using a cost/benefit analysis ,” IEEE Trans.Power Syst.,vol. 22, no. 1, pp. 24-33,Feb.2007.
M.A. Ortega-Vazquez and D.S. Kirschen, “Optimising the spinning Reserve requirements considering failures to synchronise, ” IET Generation, Tran. & Dist., vol. 2, no. 5, pp. 655-665, 2008.
Roy Billinton, Adarsh V. Jain,“The Effect of Rapid Start and Hot Reserve Units In Spining Reserve Studies , ” IEEE Trans. Power Syst , February1971.
G. K. Toh, H. B. Gooi, “Cost/Benefit and Reliability Studies on Rapid-Start Units for Energy/Reserve Contributions, ” , January 2009.
Lovleen Gupta, Mr. Nitin Narang,“Composite System Reliability Evaluation, ” June 2009.
References - Used Paper for CHAPTER 3 (In Text)
IESO: ‘The independent electricity system operator of Ontario electrical system’, 2004, [online]
CAISO: ‘The California ISO’, in ‘Spinning reserve requirements’, 2005, [online]
NYISO: ‘The New York independent system operator’, 2007, [online]
Auction of Bilateral Contracts for Regulated Supply, 2008, [Online Available]: http://www.subastascesur.omel.es.
L. Maurer and L. Barroso, Electricity Auctions: An Overview of Efficient Practices (World Bank Studies), World Bank Publications, 2011.
R. H. Kwon and D. Frances, “Optimization-based bidding in day-ahead electricity auction markets: A review of models for power producers,” in Handbook of Networks in Power Systems I, ser. Energy Systems, A. Sorokin, S. Rebennack, P. M. Pardalos, N. A. Iliadis, and M. V. F. Pereira, Eds. Springer Berlin Heidelberg, 2012, pp. 41–59.
T. K. Boomsma,N. Juul, and S.-E. Fleten, “Bidding in sequential electricity markets,” ser. Stochastic Programming E-print Series, 2013, unpublished.
W. Jianxue, W. Xifan, S. Yonghua, and Zhangxian, "Study on reserve problem in power market," in Proc. 2002 IEEE Conference, pp. 2418-2422.
Ching-Tzong Su, Chi-Min Lin, and Yung-Fu Wang, “Economic Dispatch and Spinning Reserve Scheduling for Generation Transmission Systems,” IEEE May 12-15, 2004.
Ou, Y., & Singh, C. (2002). Assessment of Available Transfer Capability and Margins. IEEE Transaction on Power Systems , 17 (2), 463–468.
Shaaban, M., Ni, Y., & Wu, F. (2000). Transfer Capability Computations in Deregulated Power Systems. International Conference on System Sciences, (pp. 1-5). Hawaii.
Ingram E., Pumped storage development activity snapshots, Hydro Review, December 2009, 12-25.
] Yang C-J, Jackson R. Opportunities and barriers to pumped-hydro energy storage in the United States. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2011;15(1):839-844.
Deane JP, Gallachόir BP, McKeogh EJ. Techno-economic review of existing and new pumped hydro energy storage plant. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2010;14(4):1293–1302.
M. Zugno, J. Morales, P. Pinson, and H. Madsen, “Pool strategy of a price-maker wind power producer,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 28, no. 3, pp. 3440–3450, 2013.
Ryota Aihara, Akihiko Yokoyama, Fumitoshi Nomiyama, and Narifumi Kosugi, “Optimal Operation Scheduling of Pumped Storage Hydro Power Plant in Power System with a Large Penetration of Photovoltaic Generation Using Genetic Algorithm,” 2011 IEEE Trondheim PowerTech Conference.
Ning Zhang, Chongqing Kang, Daniel S. Kirschen, Qing Xia, Senior Member, Weimin Xi, Junhui Huang, and Qian Zhang, “Planning Pumped Storage Capacity for Wind Power Integration,” IEEE TRANSACTIONS ON SUSTAINABLE ENERGY, October 2012.
Ruiwei Jiang, Jianhui Wang, and Yongpei Guan, “Robust Unit Commitment with Wind Power and Pumped Storage Hydro ,” IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, VOL. 27, NO. 2, MAY 2012.
Alberto Borghetti, Claudia D’Ambrosio, Andrea Lodi, and Silvano Martello , “An MILP Approach for Short-Term Hydro Scheduling and Unit Commitment with Head-Dependent Reservoir,” IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS, VOL. 23, NO. 3, AUGUST 2008.
محمدرضا حسین خواه، مجید ذوقی رودسری و اعظم رحیمی، مدلسازی و شبیه سازی نیروگاه تلمبه ذخیره ای
علی کریمی ورکانی حسن منصف، "بهرهبرداری یکپارچه نیروگاه بادی و تلمبه ذخیرهای برای شرکت در بازار برق" ، بیست و چهارمین دوره کنفرانس بین المللی برق، تهران- ایران- PSC 2009
فرید احمدی، محمدرضا مختاری و حسن سیاهکلی، "برنامه ریزی بهره برداری بهینه از منابع تولید بادی-تلمبه ذخیر های در سیستم قدرت تجدید ساختار شده با استفاده از مدل سازی فازی" ، بیست و پنجمین دوره کنفرانس بین المللی برق، تهران- ایران- PSC 2010
سایت‌های اطلاع رسانی
1.www.siencedirect.com
2.www.IEEE.com
3.www.NERC.com