چکیده
در این مقاله, یک سیستم مدیریت انرژی مبتنی بر سیستم چند عامله (EMS) برای پیاده سازی یک ریزشبکه هیبرید PV-کوچک آبی (MG) در ارتفاع بالا ارائه می شود. بر اساس اطلاعات محلی، منابع تولید توزیع شده (DG) در MG از طریق EMS برای رسیدن به عملکرد کارآمد و پایدار سیستم کنترل می شوند. مناقصه مجازی برای ایجاد سریع برنامه ریزی عملیات سیستم و ذخیره ظرفیت استفاده می شود. علاوه بر این، اعزام های توان در زمان واقعی از طریق کنترل پیش بینی مدل برای تعادل در تقاضای بار و تولید توان در MG انجام می شود. مدل دینامیکی و استراتژی مدیریت انرژی MG در یک پلت فرم شبیه سازی مشترک در زمان واقعی RTDS-PXI شبیه سازی می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که مدیریت انرژی پیشنهادی و استراتژی کنترل بهینه را می توانند به طور بهینه منابع DG را در MG برای رسیدن به عملیات های اقتصادی و امن کل سیستم اعزام نمایند.
مقدمه
ریزشبکه (MG) به طور گسترده به عنوان پلت فرمی موثر برای یکپارچه سازی و مدیریت منابع تولید توزیع شده (DG) و برای پیاده سازی مدیریت طرف تقاضا (DSM) مطالعه شده است. از یک طرف، MGS متصل به شبکه می تواند به افزایش قابلیت اطمینان سیستم، کاهش انتشار آلاینده ها و بهبود کارایی سیستم کمک نماید [1]. از سوی دیگر، MGS مستقل به عنوان یک راه جذاب برای تامین برق برای مناطق دور افتاده با حذف نیاز ساخت و ساز خطوط انتقال توان جدید و استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر بهتر محلی [2-5] در نظر گرفته شده اند.
پژوهش حاضر در سیستم های مدیریت انرژی برای MGS عمدتاً بر طرح های کنترل تمرکزیافته متمرکز می شود. تحت یک چارچوب متمرکز، یک کنترل کننده مرکزی ریزشبکه (MGCC) را می توان برای انجام اعزام های توان اقتصادی برای DG ها و سیستم های ذخیره انرژی (ESS) در مقیاس های زمانی متعدد طراحی نمود [6-11]. با این حال، با افزایش مقیاس زمان، طراحی کنترل کننده تمرکزیافته با چالش هایی از خطاهای پیش بینی بزرگتر در تولید های تجدید پذیر و پیچیدگی بیشتر در حل مسائل بهینه سازی مبارزه می کند. هنگامی که اندازه سیستم و تعداد قطعات بیشتر شود، تحقق بخشیدن به مدیریت زمان واقعی, نیز بیشتر به چالش کشیده می شود. علاوه بر این، قابلیت اطمینان یکی دیگر از نگرانی ها برای طرح های متمرکز است زیرا یک خطا در MGCC می تواند از کار کل سیستم جلوگیری نماید [11]. حتی اگر الگوریتم های اکتشافی و سیستم های خبره را بتوان برای طراحی یک سیستم مدیریت مرکزی عملی یک ریزشبکه مورد استفاده، چنین طراحی فاقد انعطاف پذیری و مقیاس پذیری [12-16] است.
پروژه ریزشبکه ترکیبی PV-آبی کوچک
EMS که در این مقاله پیشنهاد شده است, برای یک پروژه ریزشبکه PVSHH است که توسط حالت چین تایید شده است. MG مستقل در یک منطقه دور افتاده در ارتفاع بالای 4000 متر توسعه یافته است. در محیط فلات، درجه حرارت کم و کمبود اکسیژن باعث احتراق ناقص سوخت می شود که منجر به بهره وری سیستم کم و تولید گازهای گلخانه ای آلاینده بالا می شود. با این حال، منابع انرژی خورشیدی در منطقه فراوان و بسیار پایدار هستند، که آن را برای توسعه تولید توان فتوولتائیک (PV) مناسب ساخته است.
روش مدیریت انرژی مبتنی بر MAS
EMS مبتنی بر MAS پیشنهادی, مدیریت انرژی را در مقیاس چند ساعت بر اساس استراتژی مناقصه (VBD) مجازی و یک الگوریتم فرستادن توان پویا انجام می دهد. VBD, برنامه زمانبندی عملیات سیستم و ظرفیت ذخیره را بر اساس یک پلت فرم مناقصه عمومی تعیین می کند در حالی که الگوریتم اعزام پویا در زمان واقعی برای جبران خطای کنترل توان DGها کار می کند. محیط دارای ارتفاع بالا منجر به یک هدف کنترل خاص و پارامترها در سیستم پیشنهادی، مانند تعدیل قیمت مجازی برای DG های مختلف می شود که نشان دهنده ملاحظات مختلف عملیاتی است که در بخش 2 مورد بررسی قرار گرفته است. با این وجود، روش پیشنهادی را می توان به آسانی برای دیگر برنامه های کاربردی گسترش داد.
مناقصه مجازی
برای MGهای متصل به شبکه، قیمت برق به طور معمول به عنوان مرجع برای DG های مناقصه تنظیم می شود. اما، این روش برای MGS مستقل نه تنها به خاطر اینکه MG مستقل از شبکه برق اصلی جدا نیست بلکه به خاطر عدم موفقیت در شناختن تنوع در روش های مختلف DG مناسب نیست. بنابراین، یک استراتژی VBD برای زمانبندی بهره برداری از DG ها در ریزشبکه هیبریدی با در نظر گرفتن شرایط عملیاتی و ویژگی های DG، به خصوص استفاده از منابع و تخصیص، تنها به جای سود اقتصادی پیشنهاد می شود. هدف آن بهبود ثبات عملیات سیستم از طریق برآورده سازی بار پایه از طریق SHGP و اوج بار با استفاده از منابع دیگر، حداکثر رساندن استفاده از سیستم PV با کمک BESS و کاهش زمان بهره برداری از DGP مطابق با اولویت های عملیاتی / مورد نیاز سیستم مورد بحث در بخش 2 است.
پیاده سازی ریزشبکه EMS
EMS پیشنهادی برای یک ریزشبکه PVSHH عملی است که هنوز هم تحت ساخت و ساز قرار دارد. به منظور آزمایش اثر EMS پیشنهادی برای پیاده سازی آینده، EMS بر روی یک پلت فرم RTDS-PXI زمان واقعی شبیه سازی, شبیه سازی شده است. در عوض، نتایج شبیه سازی را می توان برای بهبود الگوریتم مدیریت استفاده نمود.
RTDS-PXI, شبیه سازی عملیات زمان واقعی MG مطالعه شده را انجام می دهد. چارچوب مبتنی بر MAS-بر روی یک پلت فرم NI-PXI تحقق می یابد. سیستم ارتباطی بر اساس IEC61850طراحی می شود که آن هم در MG واقعی استفاده می شود. با پیاده سازی استانداردهای عملی و مورد نیاز در سیستم شبیه سازی، پلت فرم RTDS-PXI شرایط عملی عملیاتی و واقع بینانه را در صورت امکان بازسازی می کند و اثربخشی EMS پیشنهادی را تایید می کند.
پلت فرم شبیه سازی RTDS-PXI زمان واقعی
سیستم شبیه سازی زمان واقعی RTDS-PXI از PXIe-1062Q، RTDS و لوازم جانبی ارتباطات و اکتساب داده های آن تشکیل شده اشت که در شکل 5 نشان داده شده است. پروتکل ارتباطی کل سیستم, IEC 61850 است.
سیستم PXI, پلت فرم برای پیاده سازی MAS به منظور انجام وظایفی مانند VBD، اعزام های توان پویا و کنترل محلی است. ویژگی های زیر از سیستم PXIe-1062Q آن را برای این کار (یعنی پیاده سازی MAS) مناسب ساخته شده است: سرعت محاسبه سریع برای کنترل زمان واقعی با استفاده از یک ساعت داخلی مرجع 100 مگاهرتز و یک پهنای باند بزرگ تا 3 GB / S؛ CPU، کارت های ارتباطات و کسب داخلی مقیاس پذیر. قادر به محاسبات موازی؛ و برنامه نویسی کد مجسم شده.
شبیه سازی دیجیتال زمان واقعی عملیات ریزشبکه
در سیستم ریزشبکه PVSHH, SHGP(متشکل از چهار ژنراتور کوچک برق آبی) در 6.4MW رتبه بندی می شود و باید حداقل 0.5 مگاوات تولید را برای برآوردن تقاضای آب مسکونی حفظ نماید. علاوه بر این، SHGP به عنوان واحد پایه در خدمت تنظیم فعال ولتاژ و فرکانس MGقرار می گیرد. سیستم PV 5.0 MWP با 5.0MWh / 1.6MWBESS کمک می شود. همانطور که در بخش 2 نشان داده شده است، هر چند چهار دیزل ژنراتور در DGP یک ظرفیت کل 10 مگاوات دارند، آنها به به 4 مگاوات به دلیل ارتفاع بالای فلات رتبه بندی می شوند. حداقل تولید DGP, 0.5 مگاوات است.
شبیه سازی لحظه ای مورد اورژانس
نوسانات توان ریزشبکه PVSHH مستقل عمدتاً از تغییر بار و تناوب تولید PV ایجاد می شود. مطالعات شبیه سازی فوری برای هفت موارد اضطراری ممکن در جدول 1 داده شده اند. برای مقابله با موارد اضطراری انجام شده، برنامه زمانبندی عملیات بر اساس نتایج شبیه سازی پویا اقتباس می شود. برنامه زمانبندی عملیاتی تجدید نظر شده در جدول 2 آورده شده است.
نتیجه گیری ها
در این مقاله EMS مبتنی بر MAS-برای یک پروژه PVSHH MG عملی پیشنهاد شده است. عوامل فردی بر اساس وظایف خود و ویژگی های سیستم / دستگاه هایی که آنها طراحی می شوند, طراحی شده اند. از طریق هماهنگی عوامل مختلف (به عنوان مثال، SA، OA ، و عوامل محلی) در مقیاس زمانی مختلف برای اهداف گوناگون، پیشنهاد مبتنی بر MAS-EMS با استفاده از یک پلت فرم PXI توسعه داده می شود. با یکپارچه سازی VBD و اعزام های توان پویا، EMS پیشنهادی یک عملیات مطلوب و امن از MGرا محقق می نماید. EMS مبتنی بر MAS پیشنهادی با موفقیت در پلت فرم شبیه سازی RTDS-PXI زمان واقعی تحت سناریوهای مختلف تایید می شود. این روش برای پروژه عملی PVSHH MG پیاده سازی خواهد شد که در حال حاضر تحت اجراست و به طور مداوم بر اساس داده های عملیاتی واقعی و تجربه بهبود خواهد یافت که جمع آوری و آموخته می شود.
این مقاله ISI در سال 2015 در نشریه الزویر و در مجله انرژی کاربردی، توسط گروه مهندسی برق و کامپیوتر منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله سیستم مدیریت انرژی برای یک ریزشبکه مستقل در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.
