مدیریت انرژی با کنترل بارهای حرارتی و منابع انرژی تجدیدپذیر

نوع: Type: رساله

مقطع: Segment: دکتری

عنوان: Title: مدیریت انرژی با کنترل بارهای حرارتی و منابع انرژی تجدیدپذیر

ارائه دهنده: Provider: اشکان طالبی

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر علیرضا حاتمی

اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر رعد زعلان حمود

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر محمدحسن مرادی، دکتر عباس فتاحی، دکتر کاظم زارع

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: 27 بهمن 1400 ساعت 14

مکان ارائه: Place of presentation: مجازی

چکیده: Abstract: رشد روزافزون مصرف انرژی الکتریکی، و شرایط دشوار توسعه تولید، تصمیم¬گیران شبکه قدرت را به اتخاذ رویکرد مدیریت سمت مصرف و پاسخگویی بار سوق داده است. یکی از بارهای الکتریکی مهم در پاسخگویی بار، تجهیزات حرارتی، نظیر سیستم¬های تهویه مطبوع هستند. مصرف بالای این تجهیزات، و تعداد ساعات طولانی استفاده از آنها، دو ویژگی منحصر به فرد این بارهاست که آنها را به گزینه¬ای جذاب جهت شرکت در پاسخگویی بار تبدیل کرده است. کنترل این بارها، و شرکت دادن آنها در پاسخگویی بار، با پیچیدگی¬های فراوانی همراه است که در نظر نگرفتن این جزئیات، ممکن است حتی موجب خسارت شود. در این پژوهش، هدف، طراحی یک استراتژی کارآمد جهت کنترل سیستم¬های حرارتی است که ضمن کاهش هزینه کاربران و حفظ رفاه آنها، به پاسخگویی بار نیز کمک نماید. در این پژوهش، با استفاده از داده¬های پیش¬بینی آب و هوا، پیش¬بینی قیمت برق و پیش¬بینی تولیدات منابع انرژی تجدیدپذیر در ابتدای هر روز برنامه¬ریزی بهینه نقطه تنظیم ترموستات به نحوی انجام شده است که هزینه برق مصرفی کاربر حداقل، رفاه کاربر حداکثر و ریسک او نیز حداقل شود. به عبارتی، تابع هدف شامل سه بخش اصلی هزینه، رفاه و ریسک می¬شود؛ لازم به ذکر است که منظور از ریسک، ریسک متحمل شدن هزینه بیش از حد مورد انتظار توسط کاربر می¬باشد که به علت استفاده از داده¬های پیش¬بینی احتمال آن وجود دارد. متغیر تصمیم اصلی، دمای تنظیم ترموستات 24 ساعته کاربر می¬باشد که با استفاده از الگوریتم بهینه¬سازی باید به نحو بهینه¬ای انتخاب شوند تا به اهداف تابع هدف نزدیک شویم. همچنین، پهنای باند مرده و اثر عدم تقارن باند مرده، به عنوان متغیر تصمیم مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می¬دهند که این شیوه برنامه¬ریزی می¬تواند اثر مهمی در مشارکت سیستم¬های تهویه مطبوع در پاسخگویی بار داشته باشد. نشان داده شده است که هزینه کاربر حدود 33% و انرژی مصرفی او حدود 12% کاهش یافته است. همچنین میزان انرژی مصرفی سیستم تهویه مطبوع در ساعات پیک مصرف نیز به نحو چشمگیری یعنی حدود 20% کاهش داشته است. در روش برنامه¬ریزی بهینه، حدود 14% کمتر برق از شبکه خریداری شده است. لذا می¬توان اذعان داشت که با خرید کمتر برق از شبکه، و با فروش بیشتر برق مازاد منابع انرژی تجدیدپذیر به شبکه، نه تنها هزینه کاربر کاهش یافته است، بلکه به شبکه برق نیز کمک بیشتری شده است. در این پژوهش، اثر افزایش نقطه تنظیم ترموستات مطلوب کاربر نیز تحلیل شده است و نشان داده شده است که اگر کاربر در فصل گرم فقط یک درجه سانتی¬گراد دمای مطلوب خود را افزایش دهد حدود 5% در هزینه و انرژی مصرفی صرفه¬جویی می¬کند. از طرفی، افزایش پهنای باند مرده نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. نشان داده شده است که 0.8 درجه سانتی¬گراد پهن¬تر شدن باند مرده، منجر به حدود 1% کاهش هزینه و مصرف انرژی می¬شود. به منظور مدلسازی ریسک عدم قطعیت پارامترهای ورودی مسأله، از معیار به¬روز GlueVaR استفاده شده است. سطوح ریسک¬پذیری مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است و نشان داده شده است با افزایش سطح ریسک¬پذیری، هزینه¬ مورد انتظار کاربر کاهش می¬یابد، هرچند در صورت وقوع بدترین سناریوی ممکن، متحمل ضرر قابل تأملی می¬شود. همچنین پدیده ریباند- انعکاس اثر پاسخگویی بار به ساعات بعد و ایجاد پیک جدید- اندازه¬گیری شده است و نشان داده شده است که روش پیشنهادی دارای ریباند قابل قبولی می¬باشد. نهایتاً لازم به ذکر است که برای حل مسأله بهینه¬سازی از روش به¬روز ChOA بهره گرفته شده است. این روش دارای قابلیت کار در فضای فرضیه بزرگ را دارد.

فایل: ّFile: تنزيل فایل