Skip to main content
SUPERVISOR
اکبر ابراهیمی (استاد راهنما) محمود فتوحی فیروز آباد (استاد مشاور)
 
STUDENT
Amir Moshari
امیر مشاری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1388
This Dissertation studies the impacts of Demand Response (DR) programs on short-term reliability assessment of wind integrated power systems. A new algorithm including the effects of time, and components initial states is presented for short-term reliability evaluation. This algorithm involves a multi-segment optimal power flow approach to model the lead-time of DR and reserve resources. Taking into account the uncertainties associated with DR programs, a new model for these programs is also proposed. In addition, a reliability modeling is developed for wind energy conversion systems to be employed in short-term studies. The results show that DR programs can eliminate the negative impacts of wind energy volatility on power system reliability. It is also shown that the actual operating conditions, such as the uncertainties in demand-side participation and elasticity estimation, and the lead-time of remedial resources, may significantly affect the efficiency of DR programs. This Dissertation also provides a reliability perspective under the smart grid paradigm. Considering the advanced load control features of smart grid, this dissertation proposes the concept of “power systems with multi-level reliability”. Along with providing wider choices of electric supply services for consumer, such structure can relieve the social and economical consequences of load interruptions during contingencies. Keywords Demand Response, Short-term Reliability Assessment, Smart Grid, Uncertainty, Wind Integrated Power Systems
تأمین سطح مطلوبی از قابلیت‌اطمینان یکی از الزامات اساسی در بهره‌برداری از سیستم‌های قدرت است. برنامه‌های پاسخ‌گویی بار از جمله منابع کمکی هستند که می‌توانند در جهت بهبود وضعیت قابلیت‌اطمینان در شرایط مختلف بهره‌برداری به‌کار گرفته شوند. به‌طور خاص در شبکه‌های هوشمند آینده، با توجه به امکانات مخابراتی و اندازه‌گیری پیشرفته‌ای که فراهم خواهد شد، پیش‌بینی می‌شود که برنامه‌های پاسخ‌گویی بار به دلیل انعطاف‌پذیری و کارایی بالا، توسعه قابل‌توجهی پیدا کنند. از سوی دیگر به دنبال افزایش نگرانی‌های زیست‌محیطی در سراسر جهان، به‌کارگیری منابع تجدیدپذیر برای تولید انرژی الکتریکی در حال افزایش است. از میان منابع تجدیدپذیر، رشد منابع تولید بادی به دلیل قابلیت تولید در مقیاس بالا سریع‌تر از سایر گزینه‌ها بوده است. یکی از اهداف کلیدی شبکه‌های هوشمند نیز رشد و توسعه به‌کارگیری منابع تولید تجدیدپذیر، ازجمله منابع تولید بادی است. اما به دلیل ماهیت تغییرپذیر انرژی باد، دستیابی به سطح مناسب قابلیت‌اطمینان در سیستم‌های قدرت با درجه نفوذ بالای منابع تولید بادی می‌تواند با چالش همراه باشد. برنامه‌های پاسخ‌گویی بار یکی از راه‌حل‌های بالقوه حل این مشکل هستند. با توجه به تغییرپذیری تقاضای انرژی الکتریکی و عدم‌قطعیت موجود در شرایط بازار و سیستم قدرت، کارایی برنامه‌های پاسخ‌گویی بار نیز با گذشت زمان دست‌خوش تغییر می‌شود. از سوی دیگر، به‌کارگیری برنامه‌های پاسخ‌گویی بار در مقایسه با منابع ترمیمی سنتی دارای محدودیت‌های بیشتری خواهد بود. این محدودیت‌ها به دلیل انعطاف‌پذیری پایین‌تر سمت تقاضا نسبت به سمت تولید در برنامه‌ریزی و اجرای فرمان‌های مدیریت سیستم است. بنابراین برای شناسایی بهترین استراتژی در به‌کارگیری منابع پاسخ‌گویی بار و بهره‌برداری حداکثری از ظرفیت‌های این منابع، ضروری است تا به‌کمک ارزیابی‌های کوتاه‌مدت، تأثیر و کارایی برنامه‌های مختلف پاسخ‌گویی بار به‌صورت مداوم مورد بررسی قرار گیرد. هدف از این رساله، ارائه چارچوبی جهت ارزیابی قابلیت‌اطمینان کوتاه‌مدت سیستم قدرت مرکب با هدف به‌کارگیری در برنامه‌ریزی برنامه‌های پاسخ‌گویی بار، در فضای شبکه‌های مدرن امروزی و شبکه‌های هوشمند آینده است. در شبکه‌های مدرن، منابع تولید تغییرپذیر بخشی غیرقابل انکار از سبد تولید بوده و سمت تقاضا نیز مشارکتی فعال در تعاملات سیستم و بازار دارد. این موضوع در شبکه‌های هوشمند تکامل بیشتری خواهد یافت و در معادلات شبکه بسیار تأثیر گذار خواهد بود. به‌طور خاص، چنین فضایی زمینه‌ساز ورود و یا تشدید عدم‌قطعیت‌ها در سمت عرضه و تقاضا خواهد شد. بنابراین درنظر گرفتن عدم‌قطعیت‌ها جزء لاینفک مطالعات سیستم‌های قدرت در فضای مذکور است. در این رساله سعی شده است تا با تحلیل و مدل‌سازی عدم‌قطعیت‌های موجود در برنامه‌های پاسخ‌گویی بار، تحلیل دقیق‌تری از تأثیر این برنامه‌ها بر قابلیت‌اطمینان سیستم قدرت مرکب ارائه شود. همچنین برای ارزیابی قابلیت‌اطمینان کوتاه‌مدت سیستم قدرت مرکب، الگوریتم مناسبی براساس ملاحظات خاص این مسئله معرفی شده است. ازجمله این ملاحظات، وابستگی احتمالات خروج اجزاء سیستم به زمان، عدم‌قطعیت حالات اولیه اجزای سیستم و همچنین توجه به تأثیر زمان آماده‌سازی منابع پاسخ‌گویی بار است که در روش‌های مرسوم ارزیابی قابلیت اطمینان مورد توجه قرار نمی‌گیرند. در این رساله برمبنای ملاحظات کوتاه‌مدت و الگوهای روزانه و فصلی سرعت باد، دو مدل جدید براساس مدل مارکوف و احتمال شرطی برای منابع تولید بادی ارائه شده است. این رساله تحولات پاسخ‌گویی بار و وضعیت قابلیت‌اطمینان سیستم قدرت در فضای شبکه هوشمند را نیز به‌طور خاص مورد تحلیل و بررسی قرار داده است. در این راستا، با توجه به قابلیت قطع بار هوشمند در شبکه‌های هوشمند، ایده سیستم‌های قدرت با قابلیت‌اطمینان چندسطحی پیشنهاد شده است. برخلاف سیستم‌های قدرت فعلی، در یک سیستم قدرت با قابلیت‌اطمینان چند سطحی برای هر مصرف‌کننده چندین سطح قابلیت‌اطمینان به‌صورت هم‌زمان قابل‌ارائه خواهد بود. مصرف‌کننده نیز بسته به اهمیت اجزای بار مصرفی خود، می‌تواند اولویت هر یک از آن‌ها را تعیین و جهت تغذیه با سطح قابلیت‌اطمینان موردنظر، به سیستم معرفی نماید. چنین رویکردی علاوه بر فراهم کردن قدرت انتخاب بیشتر برای مشتریان در نحوه دریافت خدمات تأمین برق، می‌تواند تبعات منفی ناشی از قطع بار در زمان‌های اضطراری را نیز کاهش دهد. واژگان کلیدی: پاسخ‌گویی بار، ارزیابی قابلیت‌اطمینان کوتاه‌مدت، شبکه هوشمند، عدم‌قطعیت، سیستم‌های قدرت شامل منابع تولید بادی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی