برنامه ریزی توسعه همزمان انرژی های الکتریکی و حرارتی در سیستم های توزیع انرژی

برنامه ریزی توسعه شبکه توزیع، بدلیل نزدیک بودن به سمت مصرف کننده، وسعت زیاد و گسترده بودن یکی از بخش های پرهزینه یک شبکه قدرت را تشکیل می دهد که نیاز به برنامه ریزی دقیق برای جلوگیری از قطعی بار و کاهش سطح قابلیت اطمینان سیستم را دارد. به عبارت دیگر، یکی از ویژگی هایی که این بخش را از سایر بخش-های دیگر شبکه متمایز می سازد، بالا بودن حجم اطلاعات و تعداد زیاد متغیرهایی است که در مدل جامع شبکه توزیع انرژی به چشم می خورد. سیستم توزیع شامل مجموعه ای از شبکه های الکتریکی و حرارتی می باشد بنابراین عکس العمل بین این سیستم ها باید در برنامه ریزی توسعه سیستم مدنظر قرار گیرد. در جوامع صنعتی با توجه به رشد سریع انرژی های الکتریکی و حرارتی و به کارگیری تجهیزات تولید همزمان برق و حرارت و همچنین وابستگی تولید انرژی های الکتریکی و حرارتی این تجهیزات به یکدیگر، هماهنگی بین سیستم های الکتریکی و حرارتی در شبکه های توزیع انرژی بهم پیوسته را اجتناب ناپذیر کرده است که نقطه اشتراک بین این سیستم های الکتریکی و حرارتی واحدهای chp می باشند. با افزایش تقاضای انرژی، ممکن است سیستم فعلی قادر به جوابگویی نیازهای جدید نباشد و نیاز به گسترش سیستم احساس شود. توسعه شبکه باید به موقع و مناسب باشد بطوری که نیازمندی¬های فنی را برآورده ساخته و اقتصادی نیز باشد. هر چند با پیدایش روش های مدیریت انرژی و مصرف توان، روند رشد بار کاهش یافته اما همچنان نیاز به توسعه شبکه انتقال و توزیع برای انتقال توان از تولیدکنندگان به مصرف کنندگان وجود دارد. در سال های اخیر توجه به منابع تولید پراکنده الکتریکی و حرارتی رو به افزایش بوده است به گونه ای که پیدایش منابع تولید پراکنده در سیستم های توزیع ضمن تغییر مراحل بهره برداری از این سیستم¬ها، این امکان را فراهم نموده است تا طراحان بتوانند سیستم هایی با هزینه پایین تر طراحی نمایند. تاثیر این منابع روی جنبه های مختلف عملکرد سیستم توزیع تا حدود زیادی به مکان نصب آن در شبکه توزیع بستگی دارد به گونه ای که نصب واحدهای تولید پراکنده در مکان نامناسب می تواند اثرات منفی بر روی سیستم توزیع و کیفیت برق مشترکین داشته باشد. برای این منظور یافتن نقطه مناسب استقرار منابع تولید پراکنده از اهمیت بالایی برخوردار است. موقعیت استقرار این منابع تولیدی در شبکه از لحاظ فیزیکی ثابت است، اما تجدید آرایش شبکه این امکان را فراهم می کند تا موقعیت منابع تولید پراکنده در شبکه تغییر کند. لذا در این رساله، استراتژی تجدید آرایش به عنوان یکی از توابع اتوماسیون توزیع، متناسب با نیازهای جدید در مساله برنامه ریزی توسعه شبکه به گونه ای به کار گرفته می شود تا علاوه بر اینکه تولیدات پراکنده به صورت بهینه در فراهم سازی انرژی و مدیریت سیستم مشارکت داده شوند سبب بهبود عملکرد سیستم توزیع نیز گردد. هدف از مساله طراحی و توسعه شبکه توزیع یافتن توپولوژی مناسب، زمان و مکان نصب تجهیزات جدید در یک افق زمانی مشخص می باشد، به طوری که تضمین کند شبکه طراحی شده، رشد تقاضای بار را در سطح قابل قبولی از قابلیت اطمینان برآورده خواهد کرد. لذا حل مساله طراحی و توسعه شبکه توزیع به صورت بهینه و در سطح قابل قبولی از قابلیت اطمینان ضروری می¬باشد. در سیستم های اولیه و از دیدگاه سنتی تنها هدف انجام مطالعات برنامه ریزی توسعه در شبکه¬های توزیع، کاهش هزینه بود؛ اما امروزه توابع هدف مهم دیگری نظیر تلفات انرژی، آلودگی، انحراف ولتاژ و قابلیت اطمینان نیز وجود دارند که به صورت دقیق و جدی بررسی نشده¬اند، این توابع هدف می توانند به مساله مذکور اضافه شده تا برنامه ریزی توسعه شبکه توزیع را بهبود بخشند. از طرفی طراحی و توسعه شبکه توزیع بر اساس پیش-بینی بار در آینده صورت می گیرد، لذا پیش بینی بار با عدم قطعیت و خطا همراه است. بنابراین در مساله طراحی و توسعه لحاظ کردن روابط احتمالی امری نسبتا ضروری می¬باشد که در این رساله این موضوع نیز مورد بررسی قرار می گیرد. به منظور غلبه بر متغیرهای توام با عدم قطعیت در مساله از روش تخمین دو نقطه ای استفاده شده است. از آنجا که مساله مذکور در قسمت مسائل بهینه سازی غیرخطی و غیرمحدب قرار می گیرد بنابراین از یک الگوریتم تکاملی بهبودیافته بر اساس روش ازدحام ذرات (pso) برای حل مساله استفاده می¬گردد.