با توجه به قوانین حمایتی متعدد، نفوذ تولید پراکنده در شبکه توزیع انفعالی در حال افزایش است. در این شرایط اگرچه تولید پراکنده می تواند جایگزین انرژی تولید شده به وسیله تولید متمرکز شود، لیکن برای سیستم قدرت رویت پذیر نیست و نمی تواند سرویس های پشتیبان را که برای ابقاء امنیت و یکپارچگی سیستم قدرت ضروری است فراهم نماید. تحت این شرایط تولید متمرکز همراه با کنترل متمرکز در سطح انتقال باید باقی بماند تا این وظیفه را انجام دهد. این امر می تواند موجب افزایش غیر ضروری ظرفیت های شبکه توزیع و انتقال و در نتیجه افزایش هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری سیستم قدرت شده و نهایتاً رشد تولید پراکنده را کند نماید. به منظور تقویت تولید پراکنده و بهره گیری از جنبه های مثبت آن، لازم است بهره برداری انفعالی شبکه توزیع به بهره برداری فعال تغییر یابد که در آن منابع پراکنده انرژی، سرویس های جانبی را برای بهره برداری شبکه فراهم می کنند. این امر نیازمند تغییر فلسفه کنترل متمرکز سنتی سیستم قدرت به یک الگوی جدید کنترلی شامل کنترل متمرکز و غیر متمرکز بطور هماهنگ است، که گردآوری منابع پراکنده انرژی و تلفیق آنها در بهره برداری سیستم از ملزومات آن می باشد. هدف این رساله گردآوری و تلفیق منابع پراکنده انرژی در قالب یک نیروگاه مجازی به منظور رویت پذیر ساختن آنها در بازارهای انرژی و ذخیره چرخان می باشد. برای این منظور ابتدا ساختار نیروگاه مجازی مورد مطالعه تعریف و اعضای آن معرفی می گردد. سپس مسأله پیشنهاددهی نیروگاه مجازی در یک بازار تلفیقی انرژی و ذخیره چرخان بررسی و مدلی جهت تدوین استراتژی پیشنهاددهی نیروگاه مجازی ارائه می شود. مدل پیشنهادی یک مدل غیر تعادلی بر اساس برنامه ریزی تولید مبتنی بر قیمت می باشد که قیود تعادل بار-تولید و امنیت نیروگاه مجازی را نیز در نظر می گیرد. به علاوه نامعینی قیمت به صورت تابع توزیع احتمالی مدل شده و تأثیر آن بر استراتژی پیشنهاد دهی نیروگاه مجازی در نظر گرفته می شود. همچنین با تعریف بازاری در سطح شرکت توزیع، چارچوبی کلی جهت بهره برداری فعال شبکه توزیع پیشنهاد می شود. بازار پیشنهادی یک بازار گردآوری انرژی و خدمات جانبی است و نیروگاه مجازی یکی از بازیگران این بازار است که به ارائه پیشنهاد انرژی و خدمات جانبی به این بازار می پردازد. سپس با تمرکز بر سرویس جانبی ذخیره چرخان، مدلی جهت بهره برداری روزانه بازار گردآوری انرژی و ذخیره چرخان توزیع ارائه می گردد. مدل های پیشنهادی توسعه نرم افزاری داده شده و بر شبکه های تست تحت سناریوهای مختلف پیاده سازی و نتایج تحلیل می شوند. در تمام موارد، نتایج حاصله صحت الگوریتم ها را تأیید می نمایند.

در این پایان نامه هدف تعیین سایز بهینه منابع پراکنده انرژی در یک میکروشبکه متشکل از توربین های بادی، واحدهای خورشیدی، الکترولایزر، تانک هیدروژن، پیل سوختی، باتری و بارهای قابل قطع و غیر قابل قطع می باشد. میکروشبکه پیشنهادی با در نظر گرفتن توانایی در فروش برق به شبکه بالادست طراحی می شود و تعیین سایز بهینه منابع پراکنده انرژی از طریق کمینه کردن هزینه های (بیشینه سازی سود) میکروشبکه در طول عمر آن و با در نظر گرفتن قید قابلیت اطمینان و عدم قطعیت در میزان توان خروجی توربین های بادی حاصل می شود. هزینه های سیستم شامل هزینه های تاسیس اولیه، هزینه جایگزینی، هزینه تعمیرات و سوخت تجهیزات سیستم، هزینه قطعی برق، هزینه ساخت میکروشبکه و درآمدهای آن شامل، درآمد فروش برق به شبکه بالادست و همچنین درآمد فروش برق به مشتریان داخل میکروشبکه است. برای بهینه سازی سیستم از الگوریتم اجتماع ذرات استفاده گردیده و نرم افزاری تحت محیط برنامه نویسی matlab توسعه یافته است. این نرم افزار بسیار قابل انعطاف است و می توان به سادگی آن را گسترش داد و مدل های پیچیده تری را بدان اضافه نمود. به منظور صحه گذاری نتایج حاصل از اجرای نرم افزار توسعه یافته ابتدا به تعیین ظرفیت بهینه واحدهای تولید پراکنده در یک سیستم قدرت ترکیبی پرداخته می شود و نتایج حاصله با نتایج حاصله از نرم افزار homer مقایسه می گردد. در ادامه تحت سناریوهای مختلف نرم افزار توسعه یافته اجرا و نتایج حاصله مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرند

برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال یکی از حوزه های پر اهیمت در مطالعات سیستم قدرت می باشد که تمام بخشهای سیستم قدرت اعم از تولید و مصرف را تحت تاثیر خود قرار می دهد. تجدید ساختار در صنعت برق ، تغییرات عمده ای در ساختار یکپارچه عمودی انحصاری ایجاد نموده است. هرچند وظیفه اصلی اجزای سیستم قدرت شامل تولید، انتقال و توزیع در سیستم های تجدید ساختار یافته همچنان ثابت باقی می ماند با اینحال قوانین جدید وضع شده جهت تضمین رقابت پذیری و همچنین دسترسی بدون تبعیض مصرف کنندگان ، جداسازی ها ، هماهنگی ها و وظایف جدیدی را برای اجزای اصلی در بردارد. از این رو لازم است شاخص تراکم نیز به برنامه ریزی های توسعه شبکه انتقال که پیش از این بر شاخص های قابلیت اطمینان تاکید داشته اند اضافه گردد. در پایان نامه حاضر ، برنامه ریزی اقتصادی توسعه شبکه انتقال با هدف کاهش هزینه های تراکم در سطح انتقال انجام پذیرفته است. برنامه ریزی اقتصادی توسعه مذکور ، بدنبال حداقل نمودن مجموع هزینه های سرمایه گذاری جهت احداث خطوط نامزد و هزینه های تراکم می باشد در این راستا از یک چهارچوب تصمیم گیری چند-بازه زمانی جهت بدست آوردن ارزش اقتصادی هزینه های بهره برداری در طول بازه زمانی برنامه ریزی بهره گرفته شده است. از الگوریتم ژنتیک dcga به عنوان ابزار بهینه سازی مدل برنامه ریزی ارایه شده جهت توسعه شبکه انتقال –که از ماهیتی غیرخطی مختلط عدد صحیح برخوردار می باشد- استفاده شده است. با بکارگیری چهارچوب تصمیم گیری چند-بازه زمانی و حل برنامه ریزی توسعه ارایه شده، بهره بردار مستقل سیستم قادر خواهند بود برنامه سرمایه گذاری که کل سیستم و شبکه مورد نظر را از دیدگاه رفاه اجتماعی بهبود بخشد بدست آورند. در این پایان نامه رویکرد پیشنهادی ابتدا بر روی یک شبکه شش شینه و در ادامه بر روی شبکه برق منطقه ای آذربایجان که در برگیرنده ناحیه شمال غرب کشور (استانهای اردبیل، آذربایجان شرقی ، آذربایجان غربی) می باشد اعمال گردیده است. نتایج بدست آمده حاکی از انعطاف پذیری مدل ارایه شده در مواجهه با شبکه های واقعی می باشد.

سیستم توزیع انرژی یکی از چالش برانگیز ترین موضوعات در آینده سیستم برق می باشد و الگوهای بهره برداری و توسعه آن تغییرات وسیعی می نماید. یکی از مسائل مهم در این حوزه فقدان الگوی توسعه برای تولید پراکنده در بستر شبکه توزیع فعّال می باشد. این رساله مدلی برای توسعه چند مرحله ای تولید پراکنده در یک شبکه توزیع فعّال ارائه می نماید. با کمک مدل ارائه شده امکان مشارکت تولید پراکنده در فراهم سازی ذخیره چرخان در برنامه ریزی توسعه مدّ نظر قرار می گیرد. برای این منظور، ابتدا مدلی برای تجمیع واحدهای تولید پراکنده مستقر در شبکه توزیع و تشکیل یک واحد معادل در نقطه اتّصال به شبکه بالادست به منظور رویت پذیر کردن آنها برای بهره بردار بازار ارائه می دهد. این مدل، مشخّصه بهره برداری منفردی را که مستقلّ از عوامل بیرونی (تغییرات قیمت بازار) می باشد، برای کل سیستم توزیع و برای کاربردهای ساعت بعد ارائه می دهد. با استفاده از روش ارائه شده، شرکت توزیع در هر بازه زمانی بهره برداری، با یک بار و یک ژنراتور معادل مدل می شود. همچنین با استفاده از مشخّصات واحد معادل، بهره بردار سیستم توزیع قادر می گردد طیفی از مکانیزم های پرداخت در بازار ذخیره چرخان را در مدل سود خود وارد نماید. عوامل تأثیرگذار بر مشخّصات واحد معادل به صورت جامع بررسی می شود. سپس با کمک مشخّصات واحد معادل شرکت توزیع، یک مدل سود توسعه یافته برای شرکت توزیع ارائه می شود. با کمک این مدل، مشارکت تولیدات پراکنده در تولید انرژی و در فراهم سازی ذخیره چرخان به ارزش اقتصادی تبدیل می شود، درنتیجه سیگنال های بهره برداری برای استفاده در برنامه ریزی توسعه، تولید می شوند. منافعی که تولید پراکنده در اختیار می گذارد وابسته به محلّ استقرار در شبکه می باشد. این موقعیّت از لحاظ فیزیکی ثابت است، امّا بازآرایی شبکه این امکان را فراهم می کند تا موقعیّت تولید پراکنده در شبکه تغییر کند. در این راستا الگوریتمی برای بازآرایی مبتنی بر سود در شبکه توزیع شامل چند پست و چند فیدر ارائه می گردد تا بهترین شرایط بهره برداری را به منظور استفاده بهینه از تولید پراکنده فراهم نماید به طوری که شرکت توزیع از حداکثر قابلیّت خود در تعاملات بازاری بهره ببرد؛ به عبارتی بهره بردار سیستم توزیع، بازآرایی را به منظور ارتقاء مشخّصات واحد معادل شرکت توزیع انجام می دهد. به این ترتیب یکی از فانکشن های اتوماسیون توزیع، متناسب با نیازهای جدید و همچنین متناسب با گسترش فعّالیّتهای بهره بردار سیستم توزیع به گونه ای به کار گرفته می شود تا تولیدات پراکنده به صورت بهینه در فراهم سازی انرژی و مدیریّت سیستم مشارکت داده شوند. برای شناسایی و حذف توپولوژی های ناموجّه حلقوی و جزیره ای که در حین بازآرایی به وجود می آیند، دو الگوریتم ابتکاری به کار گرفته می شود. روش ارائه شده بر روی شبکه نمونه ای اجرا و نتایج ارائه می شود. در انتها مدلی برای توسعه همزمان شبکه و تولید پراکنده در بستر شبکه توزیع فعّال ارائه می گردد. از مشخّصات واحد معادل شرکت توزیع و تابع سود توسعه یافته در مدلسازی توسعه استفاده می شود. به این ترتیب، سیگنال های بهره برداری در توسعه سیستم وارد می شود. فرمولاسیون ارائه شده توسعه چند مرحله ای (دینامیک) سیستم را ممکن می سازد. الگوریتم پیشنهادی برای توسعه، بازآرایی شبکه را دربر می گیرد تا تولیدات پراکنده در محل هایی استقرار یابند تا در یک رویکرد جامع، بهره وری بیشینه ای از آنها فراهم گردد. علاوه بر قیود فنی مورد نیاز در برنامه ریزی توسعه (قیود شبکه، پست و تولیدات پراکنده)، پارامترها و عوامل اقتصادی مختلفی شامل تورّم، استهلاک، مالیات، قرض، بهره و محدودیت بودجه به طور جامع در مدلسازی درنظر گرفته می شود. مدل پیشنهادی بر روی شبکه های مختلف و تحت سناریوهای مختلف (شامل تعداد دوره های زمانی مختلف سرمایه گذاری، استقراض جهت تأمین منابع مالی سرمایه گذاری، محدودیت بودجه، الگوهای مختلف بار، بازآرایی شبکه) پیاده سازی می شود. تحلیل حساسیت برای سناریوهای مختلف (قیمت های بازار، قمیت های سوخت و میزان بار) ارائه می شود. همچنین سناریویی برای توسعه جامع سیستم توزیع انرژی (شامل گزینه های تقویت پست ها و فیدرها و نصب تولید پراکنده) اجرا و با نتایج توسعه تولید پراکنده مقایسه می شود.

در این پایان نامه یک مدل جدید جهت بهره برداری بهینه یک میکروشبکه خودمختار که در تعامل با بازار رزرو انرژی میباشد، ارائه و مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. با توجه به فرض خودمختار بودن میکروشبکه مورد بررسی، تنها امکان تحویل توان به شبکه بالادست، جهت شرکت در بازار رزرو در مدل توسعه‏یافته لحاظ گردیده است. منابع پراکنده انرژی میکروشبکه، متشکل از واحدهای انرژی تجدیدپذیر و سوخت فسیلی و انواع مصرف کننده با ماهیتهای مختلف و سیستم ذخیره انرژی می‏باشد. جهت بهره برداری بهینه از میکروشبکه مذکور و شرکت در بازار رزرو روز بعد، یک برنام هریزی 24 ساعته مورد نیاز میباشد. این برنامه‏ ریزی با لحاظ نمودن مدل تمامی عناصر مورد بهره برداری در میکروشبکه و با هدف حداکثر نمودن سود با در نظر گرفتن تمامی قیود هر یک از واحدها و نیز قیود سیستمی شبکه توسط الگوریتم بهینه سازی ذرات اجرا گردیده است. از طرفی به دلیل وابستگی شدید خروجی واحدهای تولیدکننده تجدیدپذیر به شرایط محیطی و همچنین وجود عدم قطعیت در شرایط بازار روز بعد، سناریوهای مختلفی توسط روش مونت کارلو تولید و عدم قطعیتهای مذکور در مدل بهره‏ برداری لحاظ گردیده و نتایج دو روش قطعی و غیرقطعی مقایسه شده است.

در این پایان نامه به توسعه مدلی جهت تعیین سایز بهینه واحدهای پراکنده انرژی یک میکروشبکه مبتنی بر واحدهای خورشیدی که دارای قابلیت عملکرد در دو مد کاری خود مختار و متصل به شبکه بالادست می باشد، پرداخته می شود. میکروشبکه مورد بررسی علاوه بر واحدهای خورشیدی شامل واحدهای بادی، پیل سوختی، باتری به عنوان ذخیره کننده بلند مدت انرژی و ابرخازن به عنوان ذخیره کننده سریع انرژی می باشد. عدم قطعیت در توان تولیدی واحد های بادی، خورشیدی و توان مورد نیاز بار مصرفی میکروشبکه در هر دو مد کاری و همچنین قطع ارتباط با شبکه بالادست در مد متصل به شبکه از عوامل تاثیرگذار بر فرکانس میکروشبکه می باشند، لذا در این پایان نامه سعی می گردد با تعیین سایز بهینه ابرخازن ظرفیت لازم جهت پاسخ سریع به تغییرات لحظه ای توان در میکروشبکه فراهم آید. از الگوریتم اجتماع ذرات به منظور کمینه سازی هزینه میکروشبکه در مدل تعیین سایز واحدهای پراکنده انرژی آن استفاده می گردد. جهت توسعه مدل نهایی در این پایان نامه ابتدا شش مدل ساده تر توسعه و مورد بررسی قرار گرفته اند. در این مدل ها، خروج اضطراری واحدها، شاخص های قابلیت اطمینان، بارهای قابل قطع، ارتباط با شبکه بالادست و همچنین عدم قطعیت بادی، خورشیدی و بار در نظر گرفته شده است. مدل های توسعه یافته با توجه به مطالعات عددی مورد ارزیابی و تحلیل واقع شده اند. در این پایان نامه تاثیر حذف یارانه ها و آزاد سازی قیمت ها در کشور ایران بر سایز بهینه واحد ها و هزینه کلی میکروشبکه مورد بررسی قرار می گیرد. جهت صحه گذاری مدل های توسعه یافته، نتایج حاصله از مدل اول با نتایج حاصله از الگوریتم ژنتیک مورد مقایسه قرار گرفته اند.

در این پایان نامه استراتژی قیمت دهی در بازار برق برای یک شرکت نیروگاهی شامل واحدهای بادی و پمپ ذخیره ای در محیط بازار برق بررسی می شود. شیوه قیمت دهی این شرکت نیروگاهی مبتنی بر تئوری بازی می باشد، زیرا با توجه به لزوم استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر و افزایش نفوذ نیروگاه های بادی می توان نتیجه گرفت که پس از این دیگر شرکت های تولیدی دارای نیروگاه های بادی به عنوان گیرنده قیمت محسوب نمی گردند و باید خودشان سازنده قیمت باشند. این در حالیست که بررسی مراجع پیشین نشان می دهد که تمام مدل های ارائه شده تاکنون، نیروگاه های بادی را به صورت گیرنده قیمت در نظر گرفته اند. همچنین با توجه به اینکه یکی از اصلی ترین معایب انرژی باد عدم اطمینان ناشی از تناوبی بودن ذاتی باد و غیرقابل کنترل بودن آن است. با استفاده از واحدهای پمپ ذخیره ای در کنار واحدهای بادی می توان این نقیصه را جبران نمود. برای پیشنهاد دهی قیمت در سیستم رقابتی از مدل کارنات و برای بهینه سازی تابع هدف از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است و همچنین از قیود انتقال صرفنظر شده است. نتایج شبیه سازی این بازار نشان می دهد که واحدهای بادی با برنامه ریزی مشترک با یک واحد پمپ ذخیره ای بخوبی می توانند مانند واحدهای حرارتی سازنده قیمت باشند.

امروزه با تغییر شکل بازار برق از سنتی به رقابتی لازم است تا هزینه های اقتصادی مربوطه در چارچوب تغییر ساختار در ارائه سرویس توان راکتیو به عنوان یکی از خدمات جانبی بسیار مهم شبکه که کنترل آن بر عهده اپراتور مستقل سیستم است و بدون وجود آن، امکان انتقال مطلوب توان حقیقی در سیستم قدرت وجود ندارد، مورد توجه قرار گیرند. به دلایل مختلف از جمله نو بودن و پیچیدگی مطلب، به مقوله قیمت گذاری سرویس توان راکتیو در صنعت برق تجدید ساختار یافته کمتر پرداخته شده است. اساس نظری و تحلیل قیمت گذاری زمان-واقعی برای نخستین بار در سال 1982 میلادی مطرح شد. پس از آن بر اساس روش مشابه به قیمت گذاری توان راکتیو در صنعت برق سنتی پرداخته شد که بعدها به روش های مشابه مطالعات زیادی در خصوص قیمت گذاری توان اکتیو و راکتیو صورت گرفت که اساس کار آنها استفاده از پخش بار بهینه است و تفاوت عمده آنها در تابع هدف و قیود انتخاب شده است. در این پایان نامه ابتدا با استفاده از الگوریتم های خاص به طراحی مدل قیمت توان راکتیو با استفاده از هزینه فرصت های از دست رفته توان اکتیو در یک محیط تجدید ساختار شده صنعت برق پرداخته شده است و سپس با هدف کمینه کردن قیمت توان اکتیو و راکتیو با تشکیل معادله لاگرانژ مناسب، مسئله پخش بار بهینه ایجاد خواهد شد. در ادامه با معرفی روش های مناسب جهت حل مسئله پخش بار بهینه، که مطابق با ماهیت یک صنعت برق تجدید ساختار یافته با امکان دسترسی باز باشد، میزان بهینه توان اکتیو و راکتیو تولیدی توسط واحدهای نیروگاهی و در نتیجه با استفاده از تئوری هزینه های حدی، هزینه توان اکتیو و راکتیو در قبال هر قرارداد بدست خواهد آمد. در نهایت، با اعمال الگوریتم های معرفی شده بر روی شبکه آزمون، صحت مطالب مورد بررسی قرار می گیرد.

در این پایان نامه به ارائه مدلی جهت بهره برداری بهینه از یک میکروگرید ، شامل تولیدکننده های قابل راهبری(میکروتوربین ) و غیرقابل راهبری(توربین بادی)، سیستم ذخیره انرژی، و مصرف کننده ها پرداخته شده است. این میکروگرید امکان تبادل دوطرفه انرژی با شبکه توزیع بالادست را نیز دارا می باشد. همچنین در این میکروگرید دو نوع کلی بارهای قابل کنترل و غیرقابل کنترل وجود دارند. برای بارهای قابل کنترل با ارائه مدل های بهره برداری و کنترلی جدید، میزان مصرف آنها با توجه به تغییرات میزان تولید بادی، و یا قیمت شبکه توزیع بالادست و نیز در نظر گرفتن سطح آسایش مصرف کنندگان تغییر یافته و یا به زمان دیگری منتقل شده است. البته این عملکرد کنترلی همراه با تشویق و یا تخفیف در هزینه برق مصرفی برای آنها می باشد. به منظور مدل سازی عدم قطعیت های تولید بادی، قیمت شبکه توزیع بالادست، توان مصرفی بارهای غیر قابل کنترل، و نیز احتمال خروج اجباری واحدها و یا قطعی از شبکه توزیع بالادست از روش شبیه سازی احتمالاتی مونت کارلو استفاده گردیده است. مطابق این روش ابتدا برای هر یک از عوامل عدم قطعیت ذکر شده، یک تابع توزیع احتمالاتی محاسبه گردیده و در ادامه با استفاده از این توابع، سناریوهای مختلفی برای امکان وقوع آنها استخراج شده است. سپس با استفاده از الگوریتم کاهش سناریو، در راستای کاهش زمان شبیه سازی، تعداد این سناریوها به مقدار مورد نظر کاهش داده شده است. در نهایت هر یک از این سناریوها به همراه سایر ورودی های مورد نیاز وارد برنامه بهینه سازی بهره برداری 24 ساعت آینده این میکروگرید شده اند. برای این برنامه بهینه سازی، یک تابع هدف از دید مدیر میکروگرید استخراج و با استفاده از الگوریتم اجتماع پرندگان بیشینه سازی شده است. در نهایت برنامه زمان بندی بهره برداری بهینه برای یک میکروگرید نمونه ارائه گردیده و نتایج شبیه سازی برای در نظر گرفتن برنامه های کنترل بار و عدم قطعیت های مختلف در بهره برداری از آن، مقایسه و مورد تحلیل قرار گرفته اند.

موضوع پایداری در میکروشبکه ها همچون سیستم های قدرت سنّتی، مولفه مهمی برای مدیریت انرژی و برنامه ریزی می باشد. پایداری ولتاژ و فرکانس از مهمترین مواردی است که اخیراً در زمینه میکروشبکه ها مطالعه شده است. هدف از انجام این پایان نامه، طراحی و مدلسازی عناصر و کنترلرها و ارائه روش های جدیدی برای کنترل ولتاژ در یک میکروشبکه هیبرید ac/dc و در شرایط وقوع اغتشاشات مختلف می باشد. همچنین توانایی این روش ها در کنترل فرکانس شین ac نیز نشان داده خواهد شد. در این پایان نامه، کنترلرهای pi بدلیل دارا بودن مزایای ساختار ساده و پیاده سازی آسان، طراحی و مدلسازی گردیده و بمنظور بهینه سازی پارامترهای آن ها از الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات (pso) استفاده گردیده است. بر مبنای نتایج بدست آمده، کنترلرهای ولتاژ pi دارای بهترین عملکرد در تمامی شرایط بهره برداری میکروشبکه نمی باشند. در ادامه، کنترلرهای ولتاژ مبتنی بر تبدیل موجک گسسته، مدلسازی و طراحی گردیده اند که قادر به بازیابی بسیار سریع ولتاژ نسبت به کنترلرهای pi در شرایط وقوع اغتشاشات می باشند. همچنین در این پایان نامه، کنترلرهای ولتاژ pi فازی خودتنظیم طراحی و پیشنهاد گردیده اند که نتایج، نشان دهنده توانایی آن ها در کنترل ولتاژ میکروشبکه در تمامی شرایط بهره بر داری می باشند.

موضوع پایداری ولتاژ، یکی از مولفه های مهم برای مدیریت انرژی و برنامه ریزی در هر سیستم قدرت می-باشد. از طرف دیگر، کاربرد واحدهای تولید پراکنده در سیستم های توزیع، نوع جدیدی از سیستم های قدرت به نام میکروشبکه را معرفی می نماید. میکروشبکه ها می توانند به صورت مستقل، و یا در حالت اتصال به شبکه بالادست مورد بهره برداری قرار گیرند. در این پایان نامه جهت مدلسازی یک شبکه مستقل از یک میکروشبکه که دارای واحدهای تجدیدپذیر، ذخیره سازهای انرژی، بارهای مصرفی در هر دو بخش dc و ac و بارهای قابل کنترل می باشد، استفاده شده است و میکروشبکه مورد نظر در حالت جدا از شبکه بالادست در نظر گرفته شده است. هدف از انجام این مطالعه، استفاده از بارهای قابل کنترل به همراه ذخیره سازهای انرژی برای کنترل ولتاژ میکروشبکه می باشد. بدین منظور، بخشی از اختلاف توان تولیدی و مصرفی که باید به وسیله ذخیره سازهای انرژی جبران شود، از طریق بارهای قابل کنترل جبران می شود. در این پایان نامه، ابتدا طراحی و مدلسازی کنترل کننده های موردنظر به منظور کنترل ولتاژ میکروشبکه انجام گردیده و در ادامه، کنترل فرکانس نیز بعنوان یکی از قیود مسأله به همراه کنترل ولتاژ بخش های ac و dc در نظر گرفته شده است. کنترل کننده های pi به دلیل دارا بودن مزایای ساختار ساده، قابلیت مشخص و پیاده سازی آسان در این پایان نامه، طراحی و مدلسازی گشته اند. به منظور بهینه سازی پارامترهای کنترل کننده های pi از الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات استفاده گردیده است.

در این پایان نامه مدلی جهت بهره برداری بهینه یک جمع کننده خودروهای قابل اتصال به شبکه در بازار خدمات رزرو ارائه می گردد، در حالیکه شیوه قیمت دهی در این بازار مبتنی بر تئوری بازی بر مبنای مدل کارنات می باشد. این بازار توسط مدیر شبکه توزیع تشکیل می گردد و قیمت انرژی و خدمات رزرو بازار بالادست (iso) نیز جهت بدست آوردن کمترین قیمت ممکن در مدل پیشنهادی دیده می شود. در این مدل پیشنهادی ابتدا بازار انرژی تشکیل می گردد و پس از آن بازار خدمات رزرو در سطح شبکه توزیع تشکیل می شود. در این مدل پیشنهادی ، پس از اعلام میزان انرژی و رزرو مورد نیاز شبکه توزیع توسط مدیر شبکه توزیع (dso)، شرکت کنندگان در بازار، پیشنهادات خود را مطابق با الگوریتم تئوری بازی تا بدست آمدن میزان انرژی و یا رزرو مورد نظر dso ارائه می دهند. در حالتی که میزان انرژی و یا ظرفیت رزرو قابل تامین در بازار dso پایین تر از میزان مورد نیاز باشد و یا قیمت در بازار بالا دست پایین تر از قیمت بدست آمده از بازار dso باشد، dso قیمت در بازار بالادست را به عنوان قیمت تسویه نهایی بازار اعلام می نماید. در ابتدا این قیمت به شرکت کنندگان در بازار شبکه توزیع اعلام می شود و براساس این قیمت تابع سود این شرکت ها بهینه می شود و میزان پیشنهاد خود را با این قیمت اعلام شده به dso ارائه می دهند. dso موظف به پذیرش پیشنهادات این شرکت کنندگان در بازار شبکه توزیع می باشد و باید میزان کمبود انرژی و یا ظرفیت رزرو مورد نیاز خود را سپس از بازار بالادست تامین نماید. به این صورت هم حداکثرسازی رفاه اجتماعی با بدست آمدن کمترین قیمت ممکنه بدست می آید و هم حمایت از تولیدکنندگان کوچک در شبکه توزیع در مقابل تولیدکنندگان بزرگ حاصل می گردد. در این پایان نامه برای بهینه سازی تابع هدف از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. نتایج شبیه سازی این مدل بهره برداری از جمع کننده خودروهای برقی نشان می دهد، که جمع کننده خودروهای برقی قادر به شرکت در بازار خدمات رزرو و رقابت با دیگر شرکت کنندگان در بازار خدمات رزرو می باشد.

در این پایان نامه یک مدل بهره برداری احتمالاتی جدید با هدف بیشینه سازی سود میکروشبکه شامل خودروهای برقی ارائه و مورد ارزیابی قرار گرفته است.این میکروشبکه شامل تعدادی مصرف کننده، تولیدکننده و ذخیره ساز انرژی نیز می باشد و امکان تبادل انرژی با شبکه بالادست رادارد. در این میکروشبکه، واحدهای تولیدی متشکل از واحدهای مبتنی بر منابع تجدیدپذیر و سوخت فسیلی و مصرف کننده هاشامل بارالکتریکی غیرقابل قطع و حرارتی می باشند. با توجه به ماهیت میکروشبکه و لزوم عملکرد به صورت جزیره ای و نیز برخی مسائل اقتصادی از یک ذخیره ساز الکتریکی و یک ذخیره ساز حرارتی نیز در ساختار میکروشبکه استفاده شده است.خودروهای برقی در ساختار این میکروشبکه پیشنهادی در هر سه نقش تولیدکننده، ذخیره ساز و بار می توانند عمل کنند.جهت بهره برداری بهینه از میکروشبکه در روز بعد، نیاز به یک برنامه ریزی24 ساعته می-باشد. این برنامه بهره برداری با لحاظ کردن مدل کلیه عناصر موجود در میکروشبکه و با در نظرگرفتن عدم قطعیت منابع تجدیدپذیر، بار و رفتار خودروهای برقی و با تابع هدفی مبتنی بر حداکثر کردن سود از دید مدیریت میکروشبکه و با استفاده از تکنیک بهینه سازیاجتماع ذراتطراحی و اجرا گردیده است.جهت بررسی صحت مدل و تحلیل نتایج، سناریوهای مختلفی ارائه و بررسی گردیده اند.

تغییر و تحولات در سیستم قدرت باعث افزایش ضریب نفوذ واحدهای تولیدی کوچک تحت عنوان تولیدات پراکنده در قالب میکرو(ریز)شبکه شده است. لذا پرداختن به پایداری فرکانس در میکروشبکه شامل این عناصر از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. افزایش بارهای کنترل پذیر با توجه به کاربرد و سرعت پاسخگویی آنها منجر به ایجاد ایده های جدید در پایداری فرکانس میکروشبکه گشته است. هدف از این پایان نامه کنترل فرکانس در یک میکروشبکه حاوی منابع تجدید پذیر توسط بارهای کنترل پذیر گرمایشی و سرمایشی و خودروی قابل اتصال به شبکه می باشد. ویژگی این میکروشبکه، ترکیبی بودن (ac/dc) و همچنین قابلیت اتصال و تبادل انرژی با شبکه بالا دست می باشد. کنترل کننده پیشنهادی در این مطالعه، کنترل کننده pid بوده که به منظور بالا بردن کارایی این کنترل کننده، از الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات (pso) بهره برده شده است. این مدل توسط نرم افزار matlab طراحی شده و در نهایت نتایج حاصل از شبیه سازی مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.

هدف از انجام این پایان نامه ارائه مدلی جهت بازآرایی (تجدید پیکربندی) ریزشبکه ها به منظور بیشینه سازی سود و کاهش تلفات آن می باشد. به این منظور ابتدا مدل ریزشبکه و عناصر آن معرفی می شود. ریزشبکه مورد مطالعه شامل میکروتوربین، واحد تولیدی بادی به عنوان منابع تولید انرژی، باتری به عنوان ذخیره ساز، بارهای عادی و بارهای حساس می باشد. مقدار بار مصرفی و تخمین انرژی تولیدی واحد بادی با توجه به تغییرات سرعت باد به صورت غیرقطعی در نظر گرفته شده اند. این ریزشبکه در یکی از باس ها به شبکه بالادست متصل شده است و با در نظر گرفتن سود خود می تواند به مبادله توان با شبکه بالادست بپردازد. ریزشبکه با توجه به این مبادله توان می تواند در بازار انرژی روز بعد حضورداشته باشد. ریزشبکه مورد مطالعه قابلیت کار به صورت جزیره ای و متصل به شبکه بالادست را دارا می باشد. در صورت از دست رفتن خط متصل به شبکه بالادست، به حالت جزیره ای درآمده و در صورتی که میزان مصرف از مقدار انرژی تولیدی داخلی ریزشبکه بیشتر باشد، بارها با توجه به اولویت و سود ریزشبکه قطع می شوند. تعیین همزمان توپولوژی بهینه و نقطه کار بهینه عناصر ریزشبکه شامل میزان تولید میکروتوربین ها، شارژ یا دشارژ باتری و مبادله با شبکه بالادست با استفاده از الگوریتم اجتماع ذرات انجام می گیرد. تابع هدف شامل درآمد منهای هزینه است. تلفات توان به صورت هزینه در تابع هدف وارد می شود که کاهش آن موجب کاهش هزینه ها می شود. قابلیت اطمینان به صورت هزینه در تابع هدف وارد می شود. در صورت قطع بار قابلیت اطمینان به صورت هزینه فرصت از دست رفته مدل می شود. قابلیت اطمینان لازم برای بارهای حساس در زمان رخداد خطا در خطوط، به صورت هزینه در تابع هدف وارد می شود. سپس با وارد کردن عدم قطعیت منابع تولید پراکنده بادی، بار و احتمال وقوع خطا در خطوط تلاش می شود تأثیر عدم قطعیت در یافتن بهترین توپولوژی ریزشبکه و بهترین نقطه کار شبیه سازی گردد. در نهایت، برنامه بیست و چهار ساعته روز بعد شامل میزان تولید میکروتوربین ها، شارژ یا دشارژ باتری، و توپولوژی بهینه برای هر ساعت روز بعد به دست می آید.

محدودیت های زیست‎محیطی، قیمت بالای سوخت های فسیلی و محدودیت منابع انرژی فسیلی منجر به پیدایش و ظهور خودروهای هیبریدی با قابلیت اتصال به شبکه برق در دنیای امروزی شده اند. در این پایان‎نامه از یک رویکرد چندهدفه به منظور رتبه‎بندی نقاط بهینه احداث ایستگاه‎های شارژ خودروهای هیبریدی با قابلیت اتصال به شبکه استفاده می شود. در ابتدا نقاط منتخب و ظرفیت مناسب برای احداث ایستگاه‎های شارژ، با توجه به تابع هدف بیشینه‎سازی سود (درآمد منهای هزینه ها) تحت نرم افزار gams تعیین می شوند و سپس از نظریه تحلیل پوششی داده ها به منظور رتبه‎بندی نقاط منتخب استفاده می گردد. مشخصه‎های ولتاژ شین‎های شبکه، شاخص تلفات اکتیو و شاخص محدودیت های زیست‎محیطی از جمله پارامترهای دخیل در فرایند رتبه‎بندی نقاط منتخب احداث ایستگاه‎های شارژ می باشند. شبیه‎سازی بر روی یک شبکه توزیع فشار متوسط 9 شینه انجام شده و نتایج در فصل چهارم به تفصیل ارائه شده اند. نتایج شبیه‎سازی نشان می دهد باسی که از طریق نصب تعداد زیادی از سیستم های شارژر توانسته با صرف هزینه ای هنگفت تلفات را به حداقل کاهش دهد، بدون توجه به میزان آلودگی و دیگر عوامل، الویت اول برای نصب ایستگاه ها نمی باشد. نتایج حاصله اذعان به تأثیر چشمگیر و غیر قابل انکار حضور ایستگاه‎های شارژ در بهبود شرایط فنی شبکه از جمله کاهش تلفات ساعات اوج بار شبکه، بهبود مشخصه ولتاژ شین‎های شبکه و نیز مزایای اقتصادی دارند.