سیاست‌های انرژی و بررسی جامع اثرات آن‌ها به‌دنبال تعیین طرح بهینه توسعه توأم ظرفیت واحدهای تجدیدپذیر و متعارف

نویسندگان

1 دانشکده فنی و مهندسی - بخش برق - انجمن پژوهشگران جوان - دانشگاه شهید باهنر

2 دانشکده فنی و مهندسی - بخش برق - دانشگاه شهید باهنر

چکیده

در این مقاله، ضمن معرفی سیاست‌هایی که امروزه در کشورهای مختلف، به‌منظور کاهش آلاینده‌های انتشاریافته از بخش تولید و نیز ترویج واحدهای تجدیدپذیر به تصویب و اجرا رسیده‌اند، به ارزیابی اثرات برخی از آن‌ها بر مسائل اقتصادی و زیست‌محیطی، درچهارچوب برنامه‌ریزی توسعه تولید پرداخته می‌شود. در این راستا، ابتدا با ترکیب رایج‌ترین این سیاست‌ها با مدل برنامه‌ریزی توسعه تولید، مدلی جامع تحت عنوان IRCGEP همراه با قیود لازم برای شبیه‌سازی سیاست‌های انرژی، ارائه می‌گردد؛ مدل مزبور، طی سناریوهای متعدد از دید یک شرکت تولیدی، در قالب یک مسئله غیرخطی آمیخته با اعداد صحیح، با استفاده از نرم‌افزار بهینه‌سازی GAMS حل می‌شود. سپس، با توجه طرح‌های بهینه توسعه، اثر سیاست‌های در نظر گرفته‌شده بر مؤلفه‌هایی چون مازاد رفاه مصرف‌کنندگان انرژی الکتریکی، خسارت‌های زیست‌محیطی، و نیز سود شرکت تولیدی ارزیابی می‌گردد. در این میان، شاخصی مناسب تحت عنوان شاخص قیمت مجازی نیز برای محاسبه مازاد رفاه مصرف‌کننده متأثر از بار مالی برخی از سیاست‌ها، ارائه می‌شود؛ ضمن آن‌که تخمین خسارت‌های زیست‌محیطی با به‌کارگیری شاخص هزینه اجتماعی کربن صورت می‌گیرد. نتایج حاصله علاوه بر تأثیر مثبت سیاست‌های انرژی بر ترویج منابع تجدیدپذیر و کاهش انتشار آلاینده‌های بخش تولید، مبیّن کارآمدترین سیاست در میان سیاست‌های مورد بررسی، از دیدگاه اقتصادی – زیست‌محیطی نیز است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Energy Policies and Comprehensive Evaluation of Their Impacts on Determining the Optimal Amalgamated Expansion Strategy of Renewable and Conventional Units Capacity

نویسندگان [English]

  • H. Sadeghi 1
  • m. rashidinejad 2
  • A. Abdollahi 2
1 Faculty of Engineering, Electrical Engineering Department, Shahid Bahonar University, Kerman, Iran
2 Faculty of Engineering, Electrical Engineering Department, Shahid Bahonar University, Kerman, Iran
چکیده [English]

In this paper, the impacts of energy policies on environmental and economic issues are investigated in the context of generation expansion planning (GEP) problem. Furthermore, detailed explanations on how these policies work is elaborated. For this purpose, first, by incorporating some of the most popular energy policies into the GEP problem, a comprehensive model is proposed. Named Integrated Renewable-Conventional Generation Expansion Planning (IRCGEP), the model is based on a suitably modified objective function and additional constraints. The IRCGEP model is formulated as a mixed integer non-linear programming problem and solved in several scenarios using GAMS optimization package from a generation company point of viewed. Then, regarding the obtained optimized expansion strategies, the effects of the policies on the generation company’s profit, electricity consumers surplus, and environmental damages cost is examined. In this framework, to analyze the consumer surplus affected by financial burden of the policies, an appropriate price criterion, the so called “virtual price”, is also proposed. Analyzing the cost of environmental damages derived from power sector emission is accomplished by the estimated social cost of carbon. Obtained results reveal that the energy policies have positive impacts on renewable energy promotion as well as emission mitigation. In addition, among considered policies, the most effective policy is introduced from an economic-environmental perspective.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Energy policies
  • capacity expansion strategy
  • virtual price
  • consumer surplus
  • environmental damages cost

مراجع

[1] Z. Lu, J. Qi, B. Wen and X. Li, “A dynamic model for generation expansion planning based on Conditional Value-at-Risk theory under Low-Carbon Economy,” Elec Power Sys. Res., vol. 141, pp. 363-371, 2016.
[2] M. Kampa and E. Castanas, “Human health effects of air pollution,” Environmental Pollution, vol. 151, no. 2, pp. 362-367, 2008.
[3] O. Edenhofer, R. Pichs-Madruga, Y. Sokona, K. Seyboth, S. Kadner, T. Zwickel, et al., “Renewable energy sources and climate change mitigation: special report of the intergovernmental panel on climate change,” Cambridge University Press, 2011.
[4] N. E. Koltsaklis and M. C. Georgiadis, “A multi-period, multi-regional generation expansion planning model incorporating unit commitment constraints” Appl. Energy, vol. 158, no. 6, pp. 310-331, 2015.
[5] W. Chen and R. Xu, “Clean coal technology development in China,” Energy Policy, vol. 38, no. 5, pp. 2123-2130, 2010.
[6] M. Ferreira, M. Almeida, and A. Rodrigues, “Cost-optimal energy efficiency levels are the first step in achieving cost effective renovation in residential buildings with a nearly-zero energy target” Energy and Buildings, vol. 133, pp. 724-737, 2016.
[7] M. Martiskainen and J. Coburn, “The role of information and communication technologies in household energy consumption: prospects for the UK,” Energy Efficiency, vol. 4, no. 2, pp. 209-221, 2011.
[8] A. Abdollahi, M. P. Moghaddam, M. Rashidinejad and M. K. Sheikh-El-Eslami, “Investigation of economic and environmental-driven demand response measures incorporating UC,” IEEE Trans. Smart Grid, vol. 3, no. 1, pp. 12-25, 2012.
[9] حسن براتی و فرشید عشیر، «مدیریت و کمینه‌سازی هزینه انرژی با ساختار نیروگاه مجازی و در نظر گرفتن خودروهای الکتریکی هیبریدی قابل اتصال به شبکه»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 47، شماره 2، صفحه 412-401، 1396.
[10] جمیل جنتی و داریوش نظرپور، «مدیریت انرژی پارکینگ هوشمند خودروهای برقی در یک ریزشبکه با در نظر گرفتن اثرات برنامه پاسخ‌گویی بار»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 47، شماره 2، صفحه 467-455، 1396.
[11] J. Sirikum, A. Techanitisawad and V. Kachitvichyanukul, “A new efficient GA-benders' decomposition method: For power generation expansion planning with emission controls,” IEEE Trans. Power Syst., vol. 22, no. 3, pp. 1092-100, 2007.
[12] S. Moghddas-Tafreshi, H. Shayanfar, A. S. Lahiji, A. Rabiee and J. Aghaei, “Generation expansion planning in Pool market: A hybrid modified game theory and particle swarm optimization,” Energy Conv. and Manag., vol. 52, no. 2, pp. 1512-1519, 2011.
[13] L. Barroso, H. Sensfuss, and P. Linares, “The green effect,” IEEE Power & Energy Mag. , vol. 8, no. 5, pp. 22-35, 2010.
[14] A.J. Pereira and J.T. Saraiva, “A long term generation expansion planning model using system dynamics–Case study using data from the Portuguese/Spanish generation system”, Elec. Power Syst. Res, vol. 97, no. 3, pp. 41-50, 2013.
[15] Y. Zhou, L., Wang and J. D. McCalley, “Designing effective and efficient incentive policies for renewable energy in generation expansion planning”. Appl. Energy. vol. 88, no. 6, pp. 2201-9, 2011.
[16] F. Careri, C. Genesi, P. Marannino, M. Montagna, S. Rossi and I. Siviero, “Generation expansion planning in the age of green economy”, IEEE Trans. Power Syst., vol. 26, no. 4, pp. 2214-2223, 2011.
[17] J. P. M. Sijm, The performance of feed-in tariffs to promote renewable electricity in European countries: Energy research Centre of the Netherlands, ECN, 2002.
[18] E. Alishahi, M. P. Moghaddam and M. K. Sheikh-El-Eslami, “An investigation on the impacts of regulatory interventions on wind power expansion in generation planning,” Energy Policy, vol. 39, no. 8, pp. 4614-23, 2011.
[19] M. Ragwitz, A. Held, G. Resch and T. Faber, Assessment and optimization of renewable energy support schemes in the European electricity market: Fraunhofer IRB Verlag, 2007.
[20] Y. He, L. Wang and J. Wang, “Cap-and-trade vs. carbon taxes: A quantitative comparison from a generation expansion planning perspective,” Comps. & Ind. Eng., vol. 63, no. 3, pp. 708-716, 2012.
[21] رضا اعتماد، محمدصادق سپاسیان، مهرداد، ستایش‌نظر، محمدصادق قاضی‌زاده، «پیشنهاد یک روش جدید جهت برنامه‌ریزی توسعه تولید (GEP) بر مبنای تحلیل سلسله مراتبی فازی (FAHP)»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 44، شماره 2، صفحه 10-1، 1393.
[22] A. Farag, S. Al-Baiyat and T. Cheng, “Economic load dispatch multi objective optimization procedures using linear programming techniques”, IEEE Trans. Power Syst., vol. 10, no. 2, pp. 731-738, 1995.
[23] D Luenberger, Microeconomic theory, McGraw-Hill, NY, 1995.
[24] M.-C. Chang, J.-L. Hu and T.-F. Han, “An analysis of a feed-in tariff in Taiwan’s electricity market,” Int J. of Elec. Power & Energy Syst., vol. 44, no. 1, pp. 916-920, 2013.
[25] Environmental Protection Agency (EPA): http://www.epa.gov/ climatechange/ghgemissions/global.html.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار