برنامه ‏ریزی بهینه شبکه توزیع فعال در حضور نقاط باز انعطاف‌پذیر و ریزشبکه‏ها با در نظر گرفتن تبادلات انرژی و توان راکتیو

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه برق، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ارومیه، ارومیه، ایران

2 استاد، گروه برق، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ارومیه، ارومیه، ایران

چکیده

در این مقاله، یک روش برنامه‏ریزی بهینه برای شبکه توزیع فعال در حضور نقاط باز انعطاف‌پذیر (SOPها) ارائه شده است. در روش پیشنهادی، انواع تبادلات انرژی و همچنین دادوستد توان راکتیو میان شبکه توزیع فعال با شبکه‏ی بالادست و ریزشبکه‏های متصل به آن مدل‌سازی شده‏اند. برنامه‏ریزی در یک افق زمانی 24 ساعته فرمول‏بندی شده و در آن تمامی هزینه‏ها و درآمدهای شبکه توزیع فعال در تبادلات انرژی، مانند هزینه خرید توان از شبکه‏ی بالادست و درآمد حاصل از فروش توان به آن همراه با هزینه تلفات و هزینه سوخت منابع تولید پراکنده مدل شده‏اند. در این روش، معادلات دقیق پخش بار AC، قیود عملکردی SOPها و منابع تولیدات پراکنده، محدودیت‏های تبادل انرژی مانند محدویت ضریب توان، در قالب یک مدل برنامه‏ریزی عدد صحیح مختلط مخروطی درجه دوم مدل‌سازی شده‏اند؛ بنابراین انتظار می‏رود که پاسخ به دست آمده از این مدل همان پاسخ بهینه سراسری باشد که محدودیت‏های برنامه‏ریزی را رعایت نماید. برای ارزیابی این ادعا، برنامه‏ریزی عملکردی سیستم‏ توزیع اصلاح شده‏ی 33 شینه IEEE که به دو ریزشبکه متصل شده در سناریوهای مختلف و در حضور نفوذ بالای منابع تجدیدپذیر بررسی شده است. نتایج شبیه‏سازی کارایی چارچوب پیشنهادی را نشان می‏دهد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimal Scheduling of Active Distribution Network in the Presence of Soft Open Points and Microgrids Considering Energy Transactions and Reactive Power Exchanges

نویسندگان [English]

  • P. Khalouie 1
  • P. Alemi 2
  • M. Beiraghi 2
1 Department of Electrical Engineering / Faculty of Engineering, Urmia Branch, Islamic Azad University, Urmia, Iran.
2 Department of Electrical Engineering / Faculty of Engineering, Urmia Branch, Islamic Azad University, Urmia, Iran.
چکیده [English]

In this paper, an optimal scheduling method for an Active Distribution Network (ADN) in the presence of Soft Open Points (SOPs) is presented. In the proposed method, all types of energy transactions, as well as the reactive power exchange between the ADN and the Upstream Network (UN) and the microgrids, are modeled. Scheduling is formulated in a 24-hour time horizon in which all costs and revenues of the ADN in energy transactions, such as the cost of purchasing power from the UN and the revenue from selling power to it along with the power loss cost, and the DG's fuel cost are modeled. In this method, the exact equations of AC load flow, operational constraints of SOPs and DGs, and energy transaction constraints such as power factor limitation, are modeled in a mixed-integer second-order conic programming model. Therefore, it is expected that the obtained results are the optimal global response that meets the scheduling constraints. To evaluate this claim, the operational scheduling of the modified 33-bus IEEE distribution system connected to two microgrids in different scenarios in the presence of high penetration of renewable sources has been investigated. The simulation results show the efficiency of the proposed framework.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Active distribution network
  • microgrid
  • energy transaction
  • soft open points
  • distributed generation

مراجع

[1] A. P. Hota and S. Mishra, "A branch oriented active power loss allocation method for radial distribution networks with distributed generators," Scientia Iranica, pp. -, 2020.
[2] F. Separi, A. Sheikholeslami, and T. Barforoshi, "Risk-Based Optimal Decision-Making by the Retailer in A Mixed Local and Wholesale Market Environment Considering Demand Response Solution," Scientia Iranica, pp. -, 2021.
[3] H. Bastami, M. R. Shakarami, and M. Doostizadeh, "A non-hierarchical ATC framework for parallel scheduling of active distribution network with multiple autonomous microgrids," International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 133, p. 107293, 2021/12/01/ 2021.
[4] حسین نظام آبادی و مهرداد ستایش نظر، "بهره ‏برداری بهینه شبکه توزیع فعال در بازار انرژی، رزروچرخان و توان راکتیو با استفاده از مفهوم نیروگاه مجازی"، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 46، شماره 4-شماره پیاپی 78، اسفند 1395، صفحه 343-331.
[5] Y. Gilasi, S. H. Hosseini, and H. Ranjbar, "Resiliency-oriented optimal siting and sizing of distributed energy resources in distribution systems," Electric Power Systems Research, vol. 208, p. 107875, 2022/07/01/ 2022.
[6] S. Souri, H. M. Shourkaei, S. Soleymani, and B. Mozafari, "Flexible reactive power management using PV inverter overrating capabilities and fixed capacitor," Electric Power Systems Research, vol. 209, p. 107927, 2022/08/01/ 2022.
[7] M. Doostizadeh, M. R. Shakarami, and H. Bastami, "Decentralized energy trading framework for active distribution networks with multiple microgrids under uncertainty," Scientia Iranica, vol. 26, pp. 3606-3621, 2019.
[8] H. Bastami, M. R. Shakarami, and M. Doostizadeh, "A decentralized cooperative framework for multi-area active distribution network in presence of inter-area soft open points," Applied Energy, vol. 300, p. 117416, 2021/10/15/ 2021.
[9] H. Bastami, M. R. Shakarami, and M. Doostizadeh, "Optimal scheduling of a reconfigurable active distribution network with multiple autonomous microgrids," Electric Power Systems Research, vol. 201, p. 107499, 2021/12/01/ 2021.
[10] H. Ranjbar and A. Safdarian, "A Robust Model for Daily Operation of Grid-connected Microgrids During Normal Conditions," Scientia Iranica, vol. 28, pp. 3480-3491, 2021.
[11] A. Mehrbakhsh, S. Javadi, M. H. Aliabadi, and H. Radmanesh, "A robust optimization framework for scheduling of active distribution networks considering DER units and demand response program," Sustainable Energy, Grids and Networks, p. 100708, 2022/03/31/ 2022.
[12] R. Asad and A. Kazemi, "A Novel Practical Fair Nodal Price for DC Microgrids and Distribution Systems," Scientia Iranica, vol. 21, pp. 2232-2242, 2014.
[13] رضا ابولی، مریم رمضانی و حمید فلقی، "مدلی ترکیبی از بهینه‌سازی مقاوم برای مدیریت روز پیشرو شبکه‌های توزیع فعال"، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 49، شماره 3-شماره پیاپی 89، آذر 1398، صفحه 964-949.
[14] M. R. Sandgani and S. Sirouspour, "Energy Management in a Network of Grid-Connected Microgrids/Nanogrids Using Compromise Programming," IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 9, pp. 2180-2191, 2018.
[15] A. Jahani, K. Zare, L. M. Khanli, and H. Karimipour, "Optimized Power Trading of Reconfigurable Microgrids in Distribution Energy Market," IEEE Access, vol. 9, pp. 48218-48235, 2021.
[16] H. Nezamabadi and V. Vahidinasab, "Micro-grids bidding Strategy in a Transactive energy market," Scientia Iranica, vol. 26, pp. 3622-3634, 2019.
[17] M. Doostizadeh, M. R. Shakarami, and H. Bastami, "Decentralized energy trading framework for active distribution networks with multiple microgrids under uncertainty(Invited Paper)," Scientia Iranica, vol. 26, pp. 3606-3621, 2019.
[18] H. Fateh, S. Bahramara, and A. Safari, "Modeling operation problem of active distribution networks with retailers and microgrids: A multi-objective bi-level approach," Applied Soft Computing, vol. 94, p. 106484, 2020/09/01/ 2020.
[19] Z. Zhu, K. Wing Chan, S. Bu, B. Zhou, and S. Xia, "Real-Time interaction of active distribution network and virtual microgrids: Market paradigm and data-driven stakeholder behavior analysis," Applied Energy, vol. 297, p. 117107, 2021/09/01/ 2021.
[20] I. Wasiak, M. Szypowski, P. Kelm, R. Mieński, A. Wędzik, R. Pawełek, et al., "Innovative energy management system for low-voltage networks with distributed generation based on prosumers’ active participation," Applied Energy, vol. 312, p. 118705, 2022/04/15/ 2022.
[21] Y. Zhou and J. Zhang, "Three-layer day-ahead scheduling for active distribution network by considering multiple stakeholders," Energy, vol. 207, p. 118263, 2020/09/15/ 2020.
[22] J. Zhang, Y. Zhou, Z. Li, and J. Cai, "Three-level day-ahead optimal scheduling framework considering multi-stakeholders in active distribution networks: Up-to-down approach," Energy, vol. 219, p. 119655, 2021/03/15/ 2021.
[23] B. V. S. Vardhan, M. Khedkar, and I. Srivastava, "Effective energy management and cost effective day ahead scheduling for distribution system with dynamic market participants," Sustainable Energy, Grids and Networks, p. 100706, 2022/03/23/ 2022.
[24] H. Kiani, K. Hesami, A. Azarhooshang, S. Pirouzi, and S. Safaee, "Adaptive robust operation of the active distribution network including renewable and flexible sources," Sustainable Energy, Grids and Networks, vol. 26, p. 100476, 2021/06/01/ 2021.
[25] سید احسان احمدی و نوید رضایی، "برنامه‌ریزی بهره‌برداری بهینه ریزشبکه‌های متصل‌به‌هم با استفاده از سیستم مدیریت انرژی توزیع‌شده"، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 50، شماره 4-شماره پیاپی 94، اسفند 1399، صفحه 1474-1463.
[26] حسین سبحانی، سعید حسنوند و میثم دوستی‌زاده، "کنترل ولتاژ شبکه هوشمند به روش سلسله‌مراتبی و توزیع‌شده برخط"، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 50، شماره 4-شماره پیاپی 94، اسفند 1399، صفحه 1625-1613.
[27] K. Zhou, S. Wei, and S. Yang, "Time-of-use pricing model based on power supply chain for user-side microgrid," Applied Energy, vol. 248, pp. 35-43, 2019/08/15/ 2019.
[28] P. Li, H. Ji, C. Wang, J. Zhao, G. Song, F. Ding, et al., "Coordinated Control Method of Voltage and Reactive Power for Active Distribution Networks Based on Soft Open Point," IEEE Transactions on Sustainable Energy, vol. 8, pp. 1430-1442, 2017.
[29] I. M. Diaaeldin, S. H. E. Abdel Aleem, A. El-Rafei, A. Y. Abdelaziz, and A. F. Zobaa, "Enhancement of Hosting Capacity with Soft Open Points and Distribution System Reconfiguration: Multi-Objective Bilevel Stochastic Optimization," Energies, vol. 13, 2020.
[30] M. Farivar and S. H. Low, "Branch Flow Model: Relaxations and Convexification—Part I," IEEE Transactions on Power Systems, vol. 28, pp. 2554-2564, 2013.
[31] J. Lofberg, "YALMIP : a toolbox for modeling and optimization in MATLAB," in 2004 IEEE International Conference on Robotics and Automation (IEEE Cat. No.04CH37508), 2004, pp. 284-289.
[32] H. Y. Benson and Ü. Sağlam, "Mixed-integer second-order cone programming: A survey," in Theory Driven by Influential Applications, ed: INFORMS, 2013, pp. 13-36.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار