برنامه‌ریزی بهره‌برداری بهینه ریزشبکه‌های متصل‌به‌هم با استفاده از سیستم مدیریت انرژی توزیع‌شده

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی برق - دانشگاه کردستان

چکیده

این مقاله یک مدیریت انرژی توزیع­شده انعطاف­پذیر را برای هماهنگی بهره­برداری ریزشبکه­های متصل­­به­هم پیشنهاد می­دهد. هرکدام از ریزشبکه­ها به­عنوان یک واحد مستقل با اهداف محلی در نظر گرفته شده­اند تا هزینه­های بهره­برداری و توان­های مبادله­شده خود را بهینه نمایند. در این مقاله فرض شده­است که ریزشبکه­های متصل­­به­هم ازطریق یک شین مشترک به­هم متصل شده­اند که می­توانند ازاین­طریق توان­های الکتریکی را مبادله کنند. برای هماهنگ­­کردن برنامه­ریزی بهره­برداری این ریزشبکه­ها، از یک الگوریتم دوسطحی استفاده شده­است. سطح اول برای بهره­برداری اقتصادی هرکدام از ریزشبکه­ها و سطح دوم برای بهینه­سازی توان­های مبادله­شده است. برنامه­ریزی ریزشبکه­ها با درنظرگرفتن روابط پخش­­بار و قیود ولتاژ در یک سیستم متصل از چند ریزشبکه در یک دوره 24 ساعته شبیه­سازی شده­است. هم­چنین یک نرخ جریمه برای کنترل توان­های مبادله­شده میان ریزشبکه­ها تعیین شده­است. نتایج شبیه­سازی­ انجام­شده نشان­ می­دهد که استفاده از سیستم مدیریت انرژی پیشنهادی، سبب افزایش کارایی و بهبود قابلیت اطمینان در هرکدام از ریزشبکه­ها می­شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimal Operational Planning of Networked Microgrids using Distributed Energy Management System

نویسندگان [English]

  • S. E. Ahmadi
  • N. Rezaei
Electrical Engineering Department, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
چکیده [English]

This paper proposes a flexible distributed energy management system for the coordinated operation of networked microgirds (MGs). Each MGs are considered as distinct entities with local objectives to optimize their own operation costs and power exchanges. The networked MGs are connected by a common bus, which can exchange electrical powers in this way. A two-level algorithm is used to coordinate the operational planning of these MGs. The first level is for the economic operation of each microgrids and the second level is to optimize the power exchanges. The planning of the MGs is simulated by taking into account the power flow equations and voltage constraints in a multi-MG system in a 24-hour period. A penalty price is also defined to control the power exchanges among MGs. The results of simulation indicate that using the proposed energy management system increases the performance and improves the reliability in each of the MGs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Distributed Energy Management System
  • Microgrid
  • Distributed Generator
  • Power Exchange

مراجع

[1]      B. J. Brearly and R. R. Prabu, “A review on issues and approaches for microgrid protection,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 67, pp. 988–997, January 2017.
[2]      Z. Li, M. Shahidehpour, F. Aminifar, A. Alabdulwahab and Y. Al-Turki, “Networked microgrids for enhancing the power system resilience,” Proceedings of the IEEE, vol. 105, no. 7, pp. 1289–1310, July 2017.
[3]      Y. Han, K. Zhang, H. Li, E. A. A. Coelho and J. M. Guerrero, “MAS-based distributed coordinated control and optimization in microgrid and microgrid clusters: A comprehensive overview,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 33, no. 8, pp. 6488-6508, August 2018.
[4]      نرگس پرهیزی، موسی مرزبند، سید مازیار میرحسینی ­مقدم، فاطمه آذری نژادیان و بهنام محمدی ایواتلو، «پیاده­سازی عملی یک سیستم مدیریت انرژی برای یک ریزشبکه متصل به شبکه سراسری با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری چند بعدی»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 46 ، شماره 1، صفحه 25-40، 1395.
[5]      Z. Wang, B. Chen, J. Wang, J. Kim and M. Begovic, “Robust optimization based optimal DG placement in microgrids,” IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 5, no. 5, pp. 2173–2182, September 2014.
 [6]      محمدرضا جلیلوند، کنترل ولتاژ و فرکانس ریزشبکه­های جزیره­ای متشکل از سیستم­های تولید تجدیدپذیر غیردائمی، کارشناسی ارشد ناپیوسته، دانشگاه تهران، تهران، صفحه 1، 1395.
[7]      F. Khavari, A. Badri, A. Zangeneh, and M. Shafiekhani, “A comparison of centralized and decentralized energy-management models of multi-microgrid systems,” 2017 Smart Grid Conference (SGC), pp. 1-6, December 2017.
[8]      M. Rastegar, M. Fotuhi-Firuzabad, H. Zareipour and M. Moeini-Aghtaieh, “A probabilistic energy management scheme for renewable-based residential energy hubs,” IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 8, no. 5, pp. 2217–2227, September 2017.
[9]      B. P. Hayes and M. Prodanovic, “State forecasting and operational planning for distribution network energy management systems,” IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 7, no. 2, pp. 1002–1011, March 2016.
[10]      A. Azizivahed, E. Naderi, H. Narimani, M. Fathi and M. R. Narimani, “A new bi-objective approach to energy management in distribution networks with energy storage systems,” IEEE Transactions on Sustainable Energy, vol. 9, no. 1, pp. 56–64, January 2018.
[11]      C. Ju, P. Wang, L. Goel and Y. Xu, “A two-layer energy management system for microgrids with hybrid energy storage considering degradation costs,” IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 9, no. 6, pp. 6047–6057, November 2018.
[12]      I. Joo and D. Choi, “Distributed optimization framework for energy management of multiple smart homes with distributed energy resources,” IEEE Access, vol. 5, pp. 15551-15560, 2018.
[13]      N. Rezaei, A. Ahmadi, A. H. Khazali and J. M. Guerrero, “Energy and frequency hierarchical management system using information gap decision theory for islanded microgrids,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 65, no. 10, pp. 7921-7932, October 2018.
[14]      H. Yin, C. Zhao and C. Ma, “Decentralized real-time energy management for a reconfigurable multiple-source energy system,” IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 14, no. 9, pp. 4128-4137, September 2018.
[15]      IEEE Guide for Design, Operation, and Integration of Distributed Resource Island Systems with Electric Power Systems, IEEE Standard 1547.4, pp. 1–54, July 2011.
[16]      معصومه جوادی، موسی مرزبند و سید مازیار میرحسینی مقدم، «مدیریت بهینه انرژی در سیستمهای چند ریزشبکه­ای در بازار خرده­فروشی انرژی بر پایه الگوریتم سلسه­مراتبی تعاملی»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 46 ، شماره 3، صفحه 107-120، 1395.
[17]      توحید فرهودی و سجاد نجفی روادانق، «برنامه­ریزی و تجدید آرایش بهینه در شبکه­ای با ریزشبکه­های چندگانه»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 47 ، شماره 4، صفحه 1587-1598، 1396.
[18]      A. K. Marvasti, F. Yong, S. DorMohammadi and M. Rais-Rohani, “Optimal operation of active distribution grids: A system of systems framework,” IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 5, no. 3, pp. 1228–1237, May 2014.
[19]      S. A. Arefifar, M. Ordonez and Y. A. I. Mohamed, “Voltage and current controllability in multi-microgrid smart distribution systems,” IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 9, no. 2, pp. 817-826, March 2018.
[20]      Z. Wang, B. Chen, J. Wang and C. Chen, “Networked microgrids for self-healing power systems,” IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 7, no. 1, pp. 310–319, January 2016.
[21]      M. R. Sandgani and S. Sirouspour, “Priority-based microgrid energy management in a network environment,” IEEE Transactions on Sustainable Energy, vol. 9, no. 2, pp. 980-990, April 2016.
[22]      A. M. Jadhav, N. R. Patne and J. M. Guerrero, “A novel approach to neighborhood fair energy trading in a distribution network of multiple microgrid clusters,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 66, no. 2, pp. 1520-1531, February 2019.
[23]      C. Chen, J. Wang and S. Kishore, “A distributed direct load control approach for large-scale residential demand response,” IEEE Transactions Power Systems, vol. 29, no. 5, pp. 2219–2228, September 2014.
[24]      S. DorMohammadi and M. Rais-Rohani, “Exponential penalty function formulation for multilevel optimization using the analytical target cascading framework,” Structural and Multidisciplinary Optimization, vol. 47, no. 4, pp. 599–612, April 2013.
[25]      A. Kargarian and Y. Fu, “System of systems-based security-constrained unit commitment incorporating active distribution grids,” IEEE Transactions Power Systems, vol. 29, no. 5, pp. 2489–2498, September 2014.
[26]      C. Ordoudis, P. Pinson, M. Zugno and J. M. Morales, “Stochastic unit commitment via Progressive Hedging extensive analysis of solution methods,” 2015 IEEE Eindhoven PowerTech, 2015.
[27]      G. Perboli, L. Gobbato and F. Maggioni, “A progressive hedging method for the multi-path travelling salesman problem with stochastic travel times,” IMA Journal of Management Mathematics, vol. 28, no. 1, pp. 65-86, January 2017.
[28]      M. E. Baran and F. F. Wu, “Network reconfiguration in distribution systems for loss reduction and load balancing,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 4, no. 2, pp. 1401–1407, April 1989.
[29]      A. O'Connell and A. Keane, “Volt–var curves for photovoltaic inverters in distribution systems,” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 11, no. 3, pp. 730–739, February 2017.
[30]      M. R. Sarker, M. A. Ortega-Vazquez and D. S. Kirschen, “Optimal coordination and scheduling of demand response via monetary incentives,” IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 6, no. 3, pp. 1341-1352, May 2015.
[31]      مهدی نوشیار، «توزیع اقتصادی دینامیکی توان در سیستم قدرت با الگوریتم توسعه­یافته جستجوی هارمونی»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 47 ، شماره 3، صفحه 1265-1276، 1396.
[32]      S. Parhizi, A. Khodaei and M. Shahidehpour, “Market-based versus price-based microgrid optimal scheduling,” IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 9, no. 2, pp. 615-623, March 2018.
[33]      S. Shokrzadeh, M. Jafari Jozani and E. Bibeau, “Wind Turbine Power Curve Modeling Using Advanced Parametric and Nonparametric Methods,” IEEE Transactions on Sustainable Energy, vol. 5, no. 2, pp. 1262-1269, October 2014.
[34]      V.Prema and K. UmaRao, “Development of statistical time series models for solar power prediction,” Renewable Energy, vol. 83, no. 2, pp. 100-109, November 2015.
[35]      Electric Power Systems and Equipment Voltage Ratings (60 Hz), ANSI Standard C84.1, 1995.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار