چکیده برنامه های مدیریت سمت تقاضا در ساختار سنتی شبکه الکتریکی از دو منظر مدیریت بار و مدیریت مصرف دنبال می شوند. مدیریت بار عبارت است از اعمال روش های مدیریتی به مصرف کنندگان در جهت کاهش مصرف انرژی الکتریکی آن ها در حالی که مدیریت مصرف با ارائه الگوی صحیح مصرف برای تغییر زمان و مقدار مصرف به مشترکین اجرا می شود. برنامه های مدیریت سمت تقاضا پس از تجدیدساختار شبکه های انرژی الکتریکی به دو بخش پاسخگویی بار و بهره وری انرژی تفکیک می شوند. برنامه های پاسخگویی بار درصدد تغییر الگوی مصرف مشترکین از طریق اعطای برخی مشوق ها یا قیمت گذاری هایی هستند که بتواند مصرف-کنندگان را به این کار ترغیب نماید. درحالی که برنامه های بهره وری انرژی بیشتر به دنبال کاهش مصرف کلی انرژی الکتریکی هستند. درسال های اخیر ظهور شبکه های الکتریکی هوشمند و زیرساخت های فراگیر اندازه-گیری، پایش و مخابراتی این امکان را فراهم آورده است که مصرف کنندگان بتوانند از طریق برنامه های پاسخگویی بار در تغییر الگوی مصرف برق خود و نیز حضور در بازارهای انرژی الکتریکی مشارکت فعال داشته باشند. برنامه های پاسخگویی بار خود به دو دسته عمده برنامه های تشویق محور و برنامه های قیمت محور تقسیم می شوند. برنامه های پاسخگویی بار بازارمحور به عنوان زیرمجموعه ای از برنامه های پاسخگویی بار تشویق محور این قابلیت را دارند که به طور مستقیم در بازارهای الکتریکی روزبعد یا بازار لحظه ای مشارکت کنند و برروی قیمت نهایی برق تاثیر گذار باشند. در پایان نامه حاضر به بررسی نحوه مدل سازی برنامه های پاسخگویی بار بازارمحور که قابلیت مشارکت بارهای انعطاف پذیر را در بازارهای الکتریکی روز بعد ایجاد می کنند پرداخته می شود.

در این پژوهش، برنامه های پاسخگویی بار (demand response) که در اکثر بازارهای برق جهان اجرا می-شوند مورد بررسی قرار می گیرند، این برنامه های نه گانه به دو گروه عمده تشویق محور و زمان محور و همچنین برنامه های تشویق محور به سه زیرگروه تشویق محور داوطلبانه (فاقد جریمه)، تشویق محور اجباری (مبتنی بر جریمه) و تشویق محور مبتنی بر تسویه بازار تقسیم شده اند. در این پژوهش، مدل غیر خطی برنامه پاسخ تقاضای اضطراری با استفاده از روش بهینه سازی چند مرحله ای تبدیل به مدل خطی شده است که تاثیر اجرای این برنامه را برپایه برنامه های پاسخگویی تشویق محور مدل می کند. در این مدل از مفهوم حساسیت برای مدل کردن رفتار مشتریان استفاده شده است. همچنین عملکرد برنامه در شرایط زمان واقعی نیز بررسی شده است. همچنین در این پژوهش، برای بهبود امنیت ریزشبکه در شرایط جزیره ای شدن و تامین رزرو ریز شبکه و شبکه قدرت، استفاده از الگوی پاسخگویی بار در شرایط اضطراری مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. مطالعات عددی بر روی ریز شبکه 17- bus و شبکه ieee 39-bus صورت گرفته است. پیاده سازی برنامه پاسخ تقاضا بر روی نرم افزار متلب و شبیه سازی حوزه زمان بر روی نرم افزار digsilent صورت گرفته است.

امروزه با توسعه روز افزون برنامه های پاسخگویی بار، مشارکت مشتریان در بهره برداری رو به افزایش است. پاسخگویی بار به سبب تأثیر آن بر قیمت تسویه بازار که معیار اصلی در جهت تشویق و یا بازدارندگی سرمایه گذاری در بخش تولید می باشد، می تواند موجب تغییرات جدی در روند توسعه تولید گردد. بنابراین، ضرورت در نظر گرفتن پاسخگویی بار در فرایند سرمایه گذاری در تولید احساس می شود. سیاستگذاران و قانونگذاران به فهم ساده و روشن تأثیرات بلندمدت پاسخگویی بار از جنبه های فنی و اقتصادی، برای اتخاذ تصمیمات مناسب نیاز دارند. در این رساله، با مدلسازی تأثیرات متقابل بین مصرف، قیمت بازار و توسعه تولید، به ارزیابی اثرات بلندمدت پاسخگویی بار بر سیستم قدرت از دیدگاه سیاستگذار، پرداخته شده است. در این راستا، با استفاده از یک مدل پویای تصادفی، چارچوبی جدید برای شبیه سازی دینامیک سرمایه گذاری تولید در بازار برق پیشنهاد شده که در آن دو نوع پاسخگویی بار (قیمت محور و تشویق محور) در نظر گرفته شده است. در چارچوب پیشنهادی، عدم قطعیت در سمت تولید (از جمله تولید تصادفی مولدهای بادی به عنوان منبع انرژی تجدیدپذیر) و نیز عدم قطعیت در عملکرد بار پاسخگو مدلسازی گردیده است. برای کمّی سازی و تجزیه و تحلیل اثرات بلندمدت پاسخگویی بار، چند شاخص پیشنهاد شده و در سناریوهای مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج بدست آمده، اثر پاسخگویی بار بر بهبود قابل ملاحظه قابلیت اطمینان و کاهش قیمت و نوسانات آن در بلند مدت را به صورت کمّی نشان می دهد.

روند هوشمندسازی شبکه و همچنین تجدیدساختار صنعت برق که زمینه ای برای حضور منابع جدید در سمت تولید و مصرف انرژی بوده اند، گامی موثر در افزایش بهره وری انرژی و صیانت از منابع موجود بوده است. در این میان ذخیره سازهای انرژی، منبعی مهم برای کاهش استفاده از منابع تجدیدناپذیر رو به کاهش به شمار می آیند. در همین راستا بررسی جنبه های مختلف به کارگیری منابع ذخیره ساز در کاربری های مختلف و مواجهه با چالش های آن ها، امری ضروری به نظر می رسد. از سوی دیگر، یکی از مسایل میان مدت سیستم قدرت، برنامه ریزی تعمیرات و نگهداری واحدهای تولیدی است که نیازمند بررسی جنبه های مختلف آن درحضور منابع جدید معرفی شده از قبیل ذخیره سازهای انرژی و یا پاسخ تقاضای مصرف کننده است که این موضوع، محور اصلی این پایان نامه است. در این پایان نامه، مدلسازی برنامه ریزی تعمیرات و نگهداری واحدهای تولیدی با در نظر گرفتن منابع ذخیره ساز انرژی ارائه شده است. همچنین برای حفظ اثر توالی زمانی مابین پریودهای بهره برداری که در شبیه سازی های با حضور ذخیره ساز مورد نیاز است، روشی جدید برای مدلسازی بار ارائه شده که توانایی نمایش مناسب رفتار شارژ و دشارژ منابع ذخیره ساز را دارد. مدل و روش ارائه شده بر روی شبکه های تست استاندارد معرفی شده، پیاده سازی شده اند. شبیه سازی ها در دو نمونه بررسی مدل های بار پیشنهادی و همچنین برنامه ریزی تعمیرات با حضور منابع ذخیره سازی انرژی انجام شده است. نتایج خروجی، نشان دهنده کارایی مدل بار پیشنهادی در نمایش مناسب ویژگی های منابع ذخیره ساز و همچنین کاهش هزینه ها و بهبود معیارهای مختلف تعریف شده در برنامه ریزی تعمیرات می باشد.

صنعت به سرعت در حال رشد می باشد و همچنین شبکه های توزیع به تبعیت از صنعت در حال بزرگ تر شدن هستند، بنابراین عملکرد بهینه شبکه توزیع برای کاهش هزینه ها و افزایش عملکرد سیستم امری حیاتی است که به وسیله بازآرایی شبکه به دست می آید. بازآرایی بهینه در محیط تجدیدساختار یافته به خاطر اینکه منافع تولیدکننده و مصرف کننده با هم درنظر گرفته می شود امری ضروری محسوب می شود که منظور از بازآرایی شبکه توزیع ایجاد تغییر در ساختار شبکه توزیع است. هدف قابلیت اطمینان کاهش تکرار و مدت زمان قطعی مشتری ها است که در طراحی سیستم های توزیع در نظر گرفته می شود و این امر باعث می شود تعداد مشتری هایی که تحت تأثیر خطاها هستند، کاهش یابد و زمان مورد نیاز برای مکان یابی خطا و ایزوله کردن آن نیز کم شود، به این وسیله زمان لازم برای بازگرداندن برق به مشتری های مورد نیاز کاهش می یابد که برای بدست آوردن قابلیت اطمینان از روش کوچکترین مجموعه انقطاعی استفاده شده است. مسئله مهمی که در بازآرایی شبکه وجود دارد مدل کردن اجزاء شبکه توزیع است که برای این کار باید شناخت کافی از تمام اجزاء وجود داشته باشد. پس در ابتدا باید اجزاء شبکه توزیع هوشمند که شامل بارها، ساختار شبکه و منابع تولیدپراکنده می شود، شناخته شود و سپس به معرفی تابع هدف و محدودیت ها پرداخته می شود و شاخص های قابلیت اطمینان ارائه شده و عدم قطعیت ها مورد توجه قرار می گیرد که در این پایان نامه بار را به عنوان تجهیزی که عدم قطعیت دارد، در نظر گرفته می شود. این مسئله به یک مسئله چند هدفی تبدیل می شود و به کمک الگوریتم بهینه سازی تکاملی انفجار مین حل شده و ساختار جدید شبکه توزیع به دست می آید.

خودروهای برقی به عنوان عمده‏ترین گروه از بارهای مدیریت‏پذیر در سال‏های آینده به شمار می‏روند. بهره‏گیری از این خودروها برای ارائه خدمات به شبکه نه‏تنها مدیریت شبکه را بهبود خواهد بخشید، بلکه منبع درآمدی برای مالک خودرو ایجاد خواهد کرد که در پذیرش این فن‏آوری اثر مثبتی خواهد داشت. با توجه به این‏که در مراحل اولیه بکارگیری خودروهای برقی، امکانات و زیرساخت‏های مورد نیاز برای تبادل دوسویه انرژی و اطلاعات بین شبکه و خودرو برقی به منظور ارائه خدمات v2g وجود ندارد، در این پایان‏نامه از قابلیت تغییر در نرخ شارژ خودروها برای ارائه خدمات کنترل فرکانس اولیه به شبکه استفاده می‏شود. از آن‏جا که مدل پیشنهادی مبتنی برکنترل مستقیم بار توسط بهره‏بردار است، با کمترین سطح هوشمندی قابل پیاده‏سازی بوده و هزینه سرمایه‏گذاری اضافی به مالک خودرو تحمیل نمی‏کند. در این مدل، مشارکت خودروها در ارائه خدمات به شبکه از طریق قرارداد سالانه بین مالکین و بهره‏بردار صورت می‏گیرد بگونه ایکه مالک خودرو، طبق این قرارداد، کنترل شارژ آنرا به بهره‏بردارشبکه واگذار می‏کند. بدین‏ترتیب به بهره‏بردار امکان استفاده از باتری خودروها برای بهبود مدیریت شبکه و تأمین کنترل فرکانس اولیه افزایشی و کاهشی داده میشود. همچنین در این تحقیق، باانجام مطالعه موردی در بازه زمانی یک‏ساله روی شبکه ieee rts، تعرفه قرارداد با مالکین خودروها برای یک سال مشارکت در طرح تعیین و ارائه شده است.