قیمت گذاری انرژی اکتیو به روش قیمت گذاری حاشیه ای محلی

STUDENT

DEGREE

YEAR

Electrical industry restructuring has been affected various issues such as the operation and planning of the electric power industry, and the new issues has been born in this environment. In this competitive environment that is associated with the energy markets formation, one of the most important issues that plays a key role in the planning of generation, operating system and consumers, is the electricity pricing. Various methods are used to determine the energy price in the electricity market that the justice and social welfare increasing is the main purpose in all of them. The Locational marginal pricing (LMP) method is one of the most important methods that are used in electricity markets recently. Unlike the other methods of pricing, in this method, the energy price at each bus is determined due to the limitations of power system, which can guaranty the justice of electricity markets. Various methods are used to calculate the LMPs in electricity markets, which all of them are based on the optimal load flow (OPF) algorithms (DCOPF and ACOPF). The dc optimal power flow (DCOPF) model has been applied in the power industry to calculate locational marginal prices (LMPs), especially in market simulation and planning owing to its robustness and speed. Because of the lack of optimal loss distribution, in this method, the prices that are calculated with DCOPF model are less accurate in comparison with ACOPF model. One of the most common methods used in this field, is the use of different algorithms (such as pro rata, loss formula, delivery factor and fictional nodal demand methods) to consider the losses and allocate them in DCOPF model. One of the major weaknesses of these methods is ignoring the real condition of power systems and there buses position, which is why these methods cannot be so useful to reduce the DCOPF model errors. In this thesis for the first time, the power tracing methods have been used to improve the losses distribution in DCOPF algorithm. This method is proposed to eliminate the large mismatch at the reference bus. Therefore based on the proposed algorithm in this thesis, at each step, the DCOPF algorithm runs and then based on the results of this algorithm the losses of power system are calculated and allocated to system buses (based on the proposed allocation algorithms) and then the DCOPF algorithm runs again. This process will be repeated until the losses differences of two steps become very small. Finally based on the calculated results and conventional algorithms, the locational marginal prices are calculated at each bus. The proposed algorithm is compared with ACOPF algorithm for accuracy of LMP results at various load levels using the IEEE 30 buses system. It is clearly shown that the proposed algorithm is a good estimate of the LMP calculated from the ACOPF algorithm and outperforms the lossless DCOPF algorithm. Keywords: Restructuring, Locational Marginal Price, Loss Allocation, Power Tracing.

ساختار صنعت برق در بسیاری از کشورهای جهان در حال گذار از فضای انحصاری به فضای رقابتی است. در این فرآیند که تحت عنوان کلی تجدیدساختار در صنعت برق پیگیری می‌ شود، کشورهای مختلف با مدل های متفاوتی در جهت خصوصی سازی و رقابتی کردن این صنعت در حال حرکتند. تجدیدساختار در صنعت برق مسائل مختلف بهره برداری و برنامه ریزی صنعت برق را تحت تأثیر قرار داده است و مسائل جدیدی نیز در این حوزه ها متولد شده اند. در فضای رقابتی صنعت برق و با شکل گیری بازارهای مختلف برای انرژی، یکی از مسائل با اهمیت که نقش کلیدی را در برنامه ریزی شرکت های تولیدی، خریداران و بهره بردار سیستم ایفا می کند، مسئله قیمت انرژی برق و نحوه تعیین آن می باشد. برهمین اساس روش های مختلفی به منظور تعیین قیمت انرژی در بازارهای برق به کار گرفته می شود که هدف اصلی در همه ی آن ها برقراری عدالت و افزایش رفاه اجتماعی می باشد. یکی از سیستم های قیمت گذاری انرژی در بازارهای برق که در طی چند سال اخیر بسیار مورد توجه بازارهای برق بزرگ و پیشرو در جهان (همچون بازارهای برق آمریکا) بوده است روش قیمت گذاری حاشیه ای محلی می باشد. در این روش برخلاف سایر روش های قیمت گذاری، با توجه به سیستم قدرت و محدودیت های موجود در آن، قیمت انرژی در هر باس تعیین می گردد که از این لحاظ می تواند موجب افزایش عدالت در قیمت گذاری انرژی الکتریکی نسبت به سایر روش ها گردد. از روش های متنوعی در محاسبه ی قیمت حاشیه ای محلی در سیستم های قدرت بهره برده می شود که همه ی آن ها مبتنی بر دو الگوریتم پخش بار بهینه در حالت AC یا DC (ACOPF و DCOPF) می باشند. الگوریتم بر پایه ACOPF دارای نتایج دقیق و در عین حال بسیار زمان بر و کند می باشد در حالیکه الگوریتم بر پایه DCOPF به واسطه ی در نظر نگرفتن تلفات در سیستم قدرت، دارای نتایج با دقت کم و با سرعت عملکرد بسیار بالا می باشد. لذا افزایش دقت و بهبود عملکرد در روش محاسبه ی قیمت حاشیه ای محلی بر پایه DCOPF، به یکی از مسائل مورد توجه در تحقیقات بدل شده است. یکی از رایج ترین روش های مورد استفاده در این زمینه، استفاده از الگوریتم های مختلف به منظور در نظر گرفتن تلفات در سیستم و تخصیص بهینه آن در روش DCOPF می باشد. روش های مختلفی برای این منظور استفاده شده است که از آن جمله می توان به روش های تخصیص به تناسب، فاکتور تحویل و بار گرهی مجازی اشاره داشت. یکی از مهمترین نقاط ضعف در روش های مذکور، در نظر نگرفتن شرایط واقعی سیستم قدرت و موقعیت باس ها در آن می باشد که به همین دلیل تخصیص تلفات انجام شده در این روش ها با شرایط واقعی سیستم منطبق نبوده و نمی تواند در کاهش خطای روش مبتنی بر DCOPF چندان مفید باشد. به همین دلیل در این پایان نامه برای اولین بار از دو الگوریتم: فرمول تلفات و تخصیص تلفات به کمک ردیابی توان، در قالب الگوریتم های محاسبه hy;ی قیمت حاشیه ای محلی استفاده شده است که الگوریتم های مذکور با توجه به در نظر گرفتن شرایط واقعی سیستم قدرت، می توانند از عملکردی موفق در تخصیص بهینه تلفات در سیستم قدرت برخوردار باشند. لذا در این پایان نامه براساس الگوریتم ارائه شده، در هر مرحله، الگوریتم DCOPF اجرا می گردد و سپس با استفاده از نتایج بدست آمده از آن، تلفات در سیستم محاسبه شده و به کمک الگوریتم های تخصیص تلفات پیشنهادی، تلفات به باس های سیستم تخصیص می یابد و سپس مجدداً الگوریتم DCOPF اجرا می گردد و این پروسه تا زمانی که تلفات در سیستم به حد قابل قبولی از خطا دست یابد تکرار خواهد شد و در آخرین مرحله نیز با استفاده از نتایج بدست آمده و الگوریتم های مرسوم، قیمت حاشیه ای محلی در هر باس سیستم تعیین می گردد. همچنین در این پایان نامه به منظور سنجش دقیق نحوه عملکرد روش های پیشنهادی، سایر روش های مرسوم (تخصیص به تناسب، فرمول تلفات، بار گرهی موهومی و DCOPF) نیز شبیه سازی شده و نتایج حاصل از آن ها بر روی سیستم تست IEEE 30Bus ارائه شده است که با نتایج حاصل از روش های پیشنهادی و روش ACOPF (به عنوان روش معیار) مقایسه شده است. نتایج عددی بدست آمده از بررسی روش های پیشنهادی بر روی شبکه آزمون و مقایسه با روش‌های مذکور نشان می‌دهد که روش های پیشنهادی توانسته اند در بهبود خطا در روش DCOPF، به طرز چشمگیری موثر واقع شده و با حفظ سرعت عملکرد بالای الگوریتم DCOPF، خطای آن را نیز در حد قابل قبولی کاهش دهد. کلمات کلیدی: 1- تجدیدساختار 2- قیمت حاشیه ای محلی 3- تخصیص تلفات 4- ردیابی توان