چارچوب بهینه تجارت انرژی نظیر به نظیر برای ریزشبکه های DC به هم پیوسته با در نظر گرفتن محدودیت تلفات توان

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی برق (قدرت و کنترل)، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی برق (قدرت و کنترل)، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

3 استادیار، دانشکده مهندسی، گروه مهندسی برق (قدرت و کنترل)، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

چکیده

ریزشبکه‌های DC به‌دلیل ویژگی‌های قابل توجهی از جمله حذف توان راکتیو، تلفات کمتر توان و قابلیت اطمینان بالا، پایداری، کنترل‌پذیری و بهره‌وری انرژی، جذابیت بیشتری در شبکه‌های هوشمند دارا می‌باشند. یک بازار برق محلی مناسب به‌صورت نظیر به نظیر (P2P) برای اطمینان از پیشرفت ریزشبکه‌های DC چندگانه به‌هم پیوسته در حفظ نفوذ فزاینده منابع انرژی تجدیدپذیر بسیار ضروری می‌باشد. اشتراک انرژی P2P زیرساخت سودمندی را برای همتایان، از جمله ژنراتورهای تولید پراکنده، مصرف‌کنندگان نهایی و پروزیومرها فراهم می‌کند که بتوانند به طور مستقیم با یکدیگر به تبادل انرژی الکتریکی بپردازند. این مقاله یک مدل بهینه‌سازی تجارت انرژی P2P برای ریزشبکه‌های DC چندگانه به‌هم پیوسته، که به‌وسیله یک سیستم مدیریت انرژی (EMS) هماهنگ شده‌اند تا سود کل شرکت‌کنندگان را به حداکثر برساند، ارائه می‌کند. هر ریزشبکه DC شامل چندین آرایه فتوولتائیک، توربین‌ بادی، بارهای مسکونی و خودروی الکتریکی (EV) می‌باشد. در چارچوب پیشنهادی، مقدار مجاز تلفات توان در نظر گرفته شده است که منعکس‌کننده محدودیت تبادل توان بین همتایان است که می‌تواند بر مقدار تابع هدف تأثیرگذار باشد. نتایج نشان می‌دهد که اگر تلفات توان مجاز 10% افزایش یابد، سود کل حدود 20% افزایش خواهد یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

An Optimal Peer-to-Peer Energy Trading Framework for Networked DC Microgrids Considering Restriction of Power Losses

نویسندگان [English]

  • A. Mohammadi 1
  • N. Rezaei 2
  • M. Gholami 3
1 Department of Electrical Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran.
2 Department of Electrical Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran.
3 Department of Electrical Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran.
چکیده [English]

DC microgrids are attaining more attraction in the smart grids on account of major characteristics such as reactive power removal, low power losses and high reliability, stability, controllability and energy efficiency. A suitable peer-to-peer (P2P) local electricity market is very essential to ensure the prosperity of networked DC microgrids in the sustainment of increasing penetration of renewable energy resources. The P2P energy trading provides a beneficial platform so that the peers including the distributed generators, end-use consumers and prosumers can buy or sell electrical energy directly with each other. This paper presents an optimization model of P2P energy trading for interconnected multiple DC microgrids coordinated via an energy management system (EMS) to maximize the total profit of participants. Each DC microgrid includes several photovoltaic arrays and wind turbines, residential loads, and electric vehicles (EVs). In the proposed framework, the permissible value of power losses is considered that reflects the limitation of power exchange between the peers and significantly influences the objective value.

کلیدواژه‌ها [English]

  • DC microgrid
  • Energy management system
  • Peer-to-peer energy trading
  • Permissible power losses
  • Smart grid

مراجع

[1] Zolfaghari, M., et al., Comprehensive review on the strategies for controlling the interconnection of AC and DC microgrids. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 2022. 136: p. 107742.
[2] Raya-Armenta, J.M., et al., Energy management system optimization in islanded microgrids: An overview and future trends. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2021. 149: p. 111327.
[3] Baros, D., et al., Wireless power transfer for distributed energy sources exploitation in DC microgrids. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2018. 10(4): p. 2039-2049.
[4] Gelani, H.E., et al., AC vs. DC distribution efficiency: Are we on the right path? Energies, 2021. 14(13): p. 4039.
[5] Fotopoulou, M., et al., State of the art of low and medium voltage direct current (Dc) microgrids. Energies, 2021. 14(18): p. 5595.
[6] Zargar, R.H.M. and M.H. Yaghmaee, Energy exchange cooperative model in SDN-based interconnected multi-microgrids. Sustainable Energy, Grids and Networks, 2021. 27: p. 100491.
[7] احسان احمدی، نوید رضائی، «برنامه­ریزی بهره­برداری بهینه ریزشبکه­های متصل به­هم با استفاده از سیستم مدیریت انرژی توزیع شده»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد 50، شماره 4، صفحات 1463-1474، 1399.
[8] Peck, M.E., Blockchain World-Do you need a blockchain? This chart will tell you if the technology can solve your problem. IEEE Spectrum, 2017. 54(10): p. 38-60.
[9] Long, C., et al., Feasibility of peer-to-peer energy trading in low voltage electrical distribution networks. Energy Procedia, 2017. 105: p. 2227-2232.
[10] Morstyn, T., et al., Using peer-to-peer energy-trading platforms to incentivize prosumers to form federated power plants. Nature Energy, 2018. 3(2): p. 94-101.
[11] Cui, S., Y.-W. Wang, and J.-W. Xiao, Peer-to-peer energy sharing among smart energy buildings by distributed transaction. IEEE Transactions on Smart Grid, 2019. 10(6): p. 6491-6501.
[12] Zia, M.F., et al. Energy management system for an islanded renewables-based DC microgrid. in 2020 2nd International Conference on Smart Power & Internet Energy Systems (SPIES). 2020. IEEE.
[13] Pannala, S., et al., Effective control and management scheme for isolated and grid connected DC microgrid. IEEE Transactions on Industry Applications, 2020. 56(6): p. 6767-6780.
[14] Montoya, O.D., et al., Economic dispatch of BESS and renewable generators in DC microgrids using voltage-dependent load models. Energies, 2019. 12(23): p. 4494.
[15] Iqbal, S., et al., A novel approach for system loss minimization in a peer-to-peer energy sharing community DC microgrid. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 2021. 129: p. 106775.
[16] Ali, L., et al., A peer-to-peer energy trading for a clustered microgrid–Game theoretical approach. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 2021. 133: p. 107307.
[17] Barone, G., et al., A Renewable Energy Community of DC Nanogrids for Providing Balancing Services. Energies, 2021. 14(21): p. 7261.
[18] Gao, H., et al. (2023). "Green electricity trading driven low-carbon sharing for interconnected microgrids." Journal of Cleaner Production: 137618.
[19] Shirazi, E. and S. Jadid, Optimal residential appliance scheduling under dynamic pricing scheme via HEMDAS. Energy and Buildings, 2015. 93: p. 40-49.
[20] تورج قناطیر، غلامحسین ریاحی دهکردی، گئورگ قره­پتیان، «طراحی بهینه یک سیستم ترکیبی شامل منابع بادی و خورشیدی همراه با باتری به­عنوان ذخیره­ساز»، سی­اُمین کنفرانس بین­المللی برق F-15-AAA-0000، آبان ماه 1394.
[21] Molu, R. J. J., et al. (2023). "Optimization-based energy management system for grid-connected photovoltaic/battery microgrids under uncertainty." Case Studies in Chemical and Environmental Engineering 8: 100464.
[22] Doshi, K. and V. Harish, Analysis of a wind-PV battery hybrid renewable energy system for a dc microgrid. Materials Today: Proceedings, 2021. 46: p. 5451-5457.
[23] Rezaei, N., et al., Economic energy and reserve management of renewable-based microgrids in the presence of electric vehicle aggregators: A robust optimization approach. Energy, 2020. 201: p. 117629.
[24] Kolar, J.W., et al. Extreme efficiency power electronics. in 2012 7th International Conference on Integrated Power Electronics Systems (CIPS). 2012. IEEE.
 
 
 
 
 
 

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار