مدیریت بهینه انرژی ریزشبکه‌ها در بازار خرده‌فروشی بر پایه روش تئوری بازی غیر همکارانه با در نظر گرفتن عدم قطعیت

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد رشت - گروه مهندسی برق قدرت

2 دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان - گروه مهندسی برق

چکیده

در این مقاله، یک چهارچوب کلی برای پیاده‌سازی بازار خرده‌فروشی انرژی بر پایه الگوریتم Nikaido-Isoda/Relaxation (بر مبنای تئوری بازی غیر همکارانه) با وجود نوسانات بالای تولید منابع تجدیدپذیر پراکنده (DRR) و تقاضای مصرف‌کنندگان به‌همراه پیاده‌سازی مدیریت سمت تقاضا (DSM) در ریزشبکه‌ها (MG)، پیشنهاد شده است. ساختار ارائه‌شده بر اساس خاصیت اتصال و اجرای تعداد زیادی از منابع انرژی تجدیدپذیر (با در نظر گرفتن عدم قطعیت با استفاده از روش تست آرایه متعامد تاگوچی) و منابع ذخیره‌کننده انرژی توسعه داده شده است. در این ساختار، مصرف‌کنندگان قادرند تا به‌طور کامل در بازار مشارکت نموده و نه‌تنها به‌عنوان پذیرندگان قیمت نمی‌باشند؛ بلکه بارهای پاسخگو (RLD) در کنار تولیدکنندگان برق به‌همراه بهره‌برداری محلی و مدیریت منابع تولید پراکنده (DG) و منابع ذخیره انرژی (ES) خود، می‌توانند به‌عنوان پیشنهاددهندگان قیمت نیز محسوب شوند. به‌عبارت دیگر، RLDها در ساختار پیشنهادی علاوه بر منابع تولید می‌توانند به‌وسیله عملکرد محلی و مدیریت منابع تولید توزیع‌شده و ادوات ذخیره انرژی سهم مهمی در تغییر استراتژی بازار انرژی ایفا نمایند. در ساختار پیشنهادی، بازیگران مربوط به منابع تولید در جهت حداکثرسازی سود و بازیگران مربوط به مصرف‌کنندگان نیز در جهت مینیمم‌سازی قیمت تسویه بازار تمامی تلاش خود را معطوف نموده و در ساختار بازی برای رسیدن به نقطه تعادل نش شرکت می‌نمایند. ماحصل مطالعه صورت پذیرفته، تعیین میزان توان بهینه مشارکت بازیگران در بازار در جهت دستیابی به حداکثر سود اخذشده می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


[1]     M. Shahidehpour, H. Yamin, and Z. Li, Market Operations in Electric Power Systems: Forecasting, Scheduling, and Risk Management, Wiley-IEEE Press, vol. 9. 2002.
[2]     L. Tesfatsion, Agent-based Computational Economics: A constructive approach to economic theory, Handbook of Computational Economics, Volume 2: Agent-Based Computational Economics, p. 55, 2005.
[3]     D. Srinivasan, K.T. Chen, C. Wu, and C. L. Ah, “Evolving buyer’s bidding strategies using game-theoretic co-evolutionary algorithm,” International Conference on Intelligent Systems Applications to Power Systems, ISAP, 2007.
[4]     D. Srinivasan, and L.T. Trung, “Co-evolutionary bidding strategies for buyers in electricity power markets,” IEEE Congress of Evolutionary Computation, CEC2011, pp. 2519–2526, 2011.
[5]     E. Bompard, Y.C. Ma, R. Napoli, G. Gross, and T. Guler, “Comparative analysis of game theory models for assessing the performances of network constrained electricity markets,” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 4. p. 386, 2010.
[6]     H.Y. Wu, and S. L. Hu, “A coalition structure generation algorithm based on partition cardinality structure,” Proceedings of IEEE International Conference on Intelligent Computing and Intelligent Systems, ICIS2010, vol. 3, pp. 75–78, 2010.
[7]     S. Ketchpel, “Forming coalitions in the face of uncertain rewards,” Proceedings of the Twelfth National Conference on Artificial Intelligence, vol. 1, pp. 414–419, 1994.
[8]     M. Klusch, and A. Gerber, “Dynamic coalition formation among rational agents,” IEEE Intell. Syst. their Appl., vol. 17, pp. 42–47, 2002.
[9]     S. Beer, “A formal model for agent-based coalition formation in electricity markets,” Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT EUROPE), 2013 4th IEEE/PES, pp. 1–5, 2013.
[10]  M. Marzband, M. Ghadimi, A. Sumper, and J.L. Domínguez-García, “Experimental validation of a real-time energy management system using multi-period gravitational search algorithm for microgrids in islanded mode,” Appl. Energy, vol. 128, pp. 164–174, 2014.
[11]  M. Marzband, A. Sumper, J.L. Domínguez-García, and R. Gumara-Ferret, “Experimental validation of a real time energy management system for microgrids in islanded mode using a local day-ahead electricity market and MINLP,” Energy Convers. Manag., vol. 76, pp. 314–322, 2013.
[12]  M. Marzband, A. Sumper, A. Ruiz-álvarez, J.L. Domínguez-García, and B. Tomoiagâ, “Experimental evaluation of a real time energy management system for stand-alone microgrids in day-ahead markets,” Appl. Energy, vol. 106, pp. 365–376, 2013.
[13]  W. Su, and A. Q. Huang, “A game theoretic framework for a next-generation retail electricity market with high penetration of distributed residential electricity suppliers,” Appl. Energy, vol. 119, pp. 341–350, 2014.
[14]  National Household Travel Survey, [Online]. Available at:  http://nhts.ornl.gov/.
[15]  A.R. Daniel, and A.A. Chen, “Stochastic simulation and forecasting of hourly average wind speed sequences in Jamaica,” Solar Energy, vol. 46. pp. 1–11, 1991.
[16]  B.S. Borowy, and Z.M. Salameh, “Optimum photovoltaic array size for a hybrid wind/PV system,” IEEE Trans. Energy Convers., vol. 9, pp. 482–488, 1994.
[17]  G. Tina, S. Gagliano, and S. Raiti, “Hybrid solar/wind power system probabilistic modelling for long-term performance assessment,” Sol. Energy, vol. 80, pp. 578–588, 2006.
[18]  S. Berridge, and J. Krawczyk, “Relaxation algorithm in finding nash equilibria.” Society for Computational Economics, Computing in Economics and Finance, http://ideas.repec.org/p/sce/scecf7/159.html, 1997.
[19]  A. Soroudi, R. Caire, N. Hadjsaid, and M. Ehsan, “Probabilistic dynamic multi-objective model for renewable and non-renewable distributed generation planning,” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 5, no. 11. p. 1173, 2011.
[20]  B. Alizadeh, and S. Jadid, “Uncertainty handling in power system expansion planning under a robust multi-objective framework,” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 8, no. 12, pp. 2012–2026, 2014.
[21]  B. Mohammadi-Ivatloo, H. Zareipour, N. Amjady, and M. Ehsan, “Application of information-gap decision theory to risk-constrained self-scheduling of GenCos,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 28, no. 2, pp. 1093–1102, 2013.
[22]  A. Soroudi, M. Ehsan, R. Caire, and N. Hadjsaid, “Possibilistic evaluation of distributed generations impacts on distribution networks,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 26, no. 4, pp. 2293–2301, 2011.
[23]  A. Soroudi, “Possibilistic-scenario model for DG impact assessment on distribution networks in an uncertain environment,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 27, no. 3, pp. 1283–1293, 2012.
[24]  H. Yu, C.Y. Chung, and K.P. Wong, “Robust transmission network expansion planning method with Taguchi’s orthogonal array testing,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 26, no. 3, pp. 1573–1580, 2011.
[25]  R. Chatthaworn, and S. Chaitusaney, “Transmission network expansion planning considering renewable energy target with Taguchi’s orthogonal array testing,” IEEE Trans. Electr. Electron. Eng., vol. 9, no. 6, pp. 588–599, 2014.