امروزه بهره برداری از شرکت های توزیع در بازر قابتی با مشکلات جدیدی مواجه است. اگرچه مشکلاتی مثل اضافه بار شین ها، عدم تعادل ولتاژ، تلفات بالای توان و ... هنوز از اهمیت بالایی برخوردار هستند، مشکلات جدیدی نیز اضافه شده اند. به عنوان مثال، استفاده از نیروگاه های تولید پراکنده و اتصال آنها به سیستم توضیح پیچیده گی های اقتصادی و عملی زیادی را در بر دارد. بازار خرده فروشی نیز دارای پیچیده گی های بهره برداری زیادی می باشد. خرده فروشان در بازار برق پلی بین تولیدکنندگان بزرگ و مشتری های کوچک هستند. شرکت های توزیع ، یکی از مهمترین این خرده فروشان محسوب می گردد. شرکت های توزیع، یک وظیفه دوطرفه را ایفا می کنند. مشکلی که شرکت های توزیع با آنها مواجه هستند این است که آنها موظف اند برق را با یک قیمت مشخصی به مصرف کننده بفروشند، حال اینکه خود بایستی در یک بازار رقابتی آن را خریداری کنند. وظیفه در نظرگیری قیود بهره برداری شبکه نیز به عهده شرکت توزیع می باشد. استفاده از نیروگاه های تولید پراکنده و افزایش استفاده از آنها در شبکه توزیع نیز چاشی برای شرکت توزیع محسوب می گردد. همچنین اضافه شدن بارهای قابل قطع به عنوان یک متغیرتصمیم گیری می توان الگوی پخش بار را بکلی تغییر دهد. در این پروژه، مدل ریاضی بهره برداری از یک شرکت توزیع ارائه شده است. شرکت توزیع بار مورد نیاز خود را می تواند از فروشندگان کلی، dg های متعلق به خود و dg های متعلق به مشتری خریداری کنند. نیروگاه بادی نیز به عنوان یک منبع تولیدی با عدم قطعیت در این مدل آورده شده است. استفاده از ذخیره ساز، بارهای قابل قطع نیز در نظر گرفته شده است. همچنین قیود قابلیت اطمینان، برای بهبود قابلیت اعتماد سیستم در قابل دو قید lolp و eens لحاظ شده اند. قید lolp به عنوان یک محدودیتی که حتما می بایستی برآورده شود، در نظر گرفته شده است. قید eens نیز برای اضافه کردن جریمه قابلیت اعتماد به معادلات لحاظ گردیده است. همچنین از پخش بار dc و پخش بار ac در دو مرحله برای تامین کردن قیود امنیت شبکه استفاده شده است. محیط شبیه سازی، نرم افزار gams می باشد که از دو حل کنند lp و minlp استفاده شده است. با توجه به اینکه قیود امنیت شبکه، مسئله را بسیار غیر خطی می کنند از روش برش بندرز و برش عدد صحیح استفاده شده است. این رساله در 7 فصل و 3 پیوست ارائه شده است. در فصل اول، مقدمه ای پیرامون بازار برق ارائه شده است. فصل دوم، گزارش کاملی از پروژه های انجام شده در تمامی بخش های استفاده شده در این مقاله آورده شده است. فصل سوم تا ششم، تمامی بخش های مدل توزیع و روش حل بخش های مختلف به صورت کامل آورده شده است. در فصل ششم، مدل و الگوریتم پیشنهادی ارائه شده است. لازم به تذکر است که در این فصل فقط الگوریتم ارائه شده است و توضیحات اضافی پیرامون ورودی ها و بخش های دیگر در فصل های سوم تا ششم آمده است. فصل هفتم نیز، فصل نتیجه گیری است و پیشنهادات فعالیت های آینده در این فصل گنجانیده شده است.

در این پایان نامه یک مدل جدید برای بهره برداری از ریزشبکه در محیط بازار برق ارائه شده است. این ریزشبکه شامل توربین بادی، میکروتوربین و مصرف کننده مسکونی و سیستم ذخیره کننده انرژی که همان باتری است می باشد. امکان تبادل انرژی دو طرفه با شبکه توزیع بالا دست نیز برای ریزشبکه در نظر گرفته شده است. در این ریزشبکه همچنین پارکینگی موجود می باشد که می توان از طریق آن خودروهای قابل اتصال به شبکه را تغذیه کرد و همچنین از انرژی ذخیره شده در خودرو در مواقعی استفاده نمود. ریزشبکه ذکر شده به صورت تعاونی اداره می شود، بدین صورت که پارکینگ، توربین بادی، میکروتوربین و باتری در اختیار مدیر ریزشبکه می باشند. در مدل ارائه شده در این پایان نامه، ریزشبکه هم به صورت خریدار و هم به صورت فروشنده در بازار شبکه توزیع شرکت می کند و با استفاده از تئوری بازی در بازار پیشنهاد می دهد. بهره برداری از ریزشبکه با لحاظ کردن مدل کلیه عناصر موجود در سیستم و با تابع هدفی مبتنی بر حداکثر کردن سود از دید مدیریت ریزشبکه و با استفاده از الگوریتم بهینه سازی اجتماع پرندگان برای 24 ساعت آینده طراحی واجرا گردیده است. جهت تحلیل و آزمایش نرم افزار، نتایج خروجی برای سناریوهای مختلف ارائه و بررسی گردیده است.

در این پایان¬نامه یک مدل جهت ارائه پیشنهاد بهینه توان یک شرکت نیروگاهی شامل یک مزرعه بادی و ذخیره¬ساز هوا فشرده برای شرکت در بازار روز بعد انرژی، ارائه شده است. اضافه شدن ذخیره ساز هوا فشرده به یک مزرعه بادی، قابلیت جابجایی توان تولیدی مزرعه بادی از بازه زمانی با قیمت پایین¬تر به بازه زمانی با قیمت بالاتر را فراهم می سازد و همچنین با کاهش نامتعادلی در ارائه توان مزرعه بادی به بازار برق، سبب افزایش سود شرکت نیروگاهی می¬شود. در مدل پیشنهادی این پایان نامه، عدم قطعیت در تولید مزرعه بادی با تولید سناریوهای توان باد توسط روش مونت کارلو مدل می¬شود. همچنین مدیریت ریسک نیز با استفاده از روش مقدار در ریسک شرطی (cvar) جهت افزایش سود شرکت نیروگاهی در مدل استفاده شده است. جهت حل تابع هدف بهینه سازی شرکت نیروگاهی از الگوریتم تحقیق گرانشی که بر اساس قانون نیروی گرانش نیوتن عمل می نماید و دارای سرعت بالاتری در مقایسه با الگوریتم¬هایی نظیر الگوریتم ژنتیک می باشد، استفاده شده است. در پایان مدل ارائه شده با روش الگوریتم تحقیق گرانشی بهینه¬سازی و شبیه سازی شده و نتایج حاصله مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.

هدف رساله تعیین سایز و مکان بهینه اجزای ریزشبکه هوشمند مشتمل بر منابع انرژی های تجدیدپذیر با در نظر گرفتن منابع پاسخ گویی بار برای بارهای کنترل پذیر خانگی می باشد. بر اساس مطالعات انجام شده روش های ارائه شده جهت پاسخ گویی بار در شبکه های با نفوذ پذیری بالای منابع انرژی های تجدیدپذیر چندان کاربردی نبوده و از آنجا که یکی از اهداف اصلی شبکه های هوشمند افزایش منابع انرژی های تجدیدپذیر و پاسخ گویی بار می باشد، لذا ارائه روشی جدید به منظور پاسخ گویی بار در شبکه های هوشمند با نفوذپذیری بالای منابع انرژی های تجدیدپذیر ضروری است. جهت اجرای کاربردی این روش لازم است که مصرف بارهای قابل کنترل خانگی منطقه مورد مطالعه مدلسازی شود. الگوی مصرف برق با توجه به شرایط اقلیمی و فرهنگی گوناگون در نقاط مختلف کشور می تواند متفاوت باشد. بدین دلیل از اطلاعات بار و مدلسازی های انجام شده برای یک منطقه نمی توان برای مناطق دیگر استفاده نمود و بایستی مدلسازی بارهای هر منطقه با توجه به رفتار استخراج شده از بارهای همان منطقه انجام شود. لذا در ابتدای این رساله مدلسازی احتمالاتی بارهای قابل کنترل و پرمصرف خانگی( ماشین لباسشویی، ماشین ظرفشویی و خودروهای الکتریکی با قابلیت اتصال به شبکه) بررسی شده است. در این روش ابتدا اطلاعات مصرف تعدادی از این بارها بر اساس تجهیزات اندازه گیری و پرسشنامه استخراج شده، و با استفاده از مدلسازی احتمالاتی چند متغیره مدلی مناسب برای رفتار کل این بارها بدست می آید. پس از مدلسازی احتمالاتی بارهای قابل کنترل خانگی، پیاده سازی روشی جدید با هدف پاسخ گویی بار برای این بارهای خانگی بررسی می شود. در روش ارائه شده علاوه بر شرایط بار، توان تولیدی منابع انرژی های تجدیدپذیر نیز در مدیریت بارهای قابل کنترل در نظر گرفته می شود. در سیستم های با نفوذ پذیری بالای منابع انرژی های تجدیدپذیر مدیریت بارها بر اساس بار یا تولید به تنهایی روش مناسبی نمی باشد. لذا به منظور حداکثر استفاده از توان تولیدی منابع انرژی های تجدیدپذیر ، یکسان سازی تولید و مصرف، کاهش هزینه های سیستم، کاهش سایز تولید کنندگان توان و افزایش قابلیت اطمینان بارها شرایط تولید و مصرف بطور همزمان در پاسخ گویی بار در نظر گرفته خواهد شد. در واقع بارهای قابل کنترل را به زمانی منتقل می شوند که اختلاف میزان توان تولیدی منابع انرژی های تجدیدپذیر و بار حداکثر باشد ( با در نظر گرفتن رفاه مصرف کنندگان). حال پس از اجرای برنامه های پاسخ گویی بار به تعیین ظرفیت و مکان بهینه اجزای ریزشبکه هوشمند پرداخته شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در نظر گرفتن پاسخ گویی بار ارائه شده در تعیین ظرفیت و مکان اجزای ریزشبکه هوشمند سبب کاهش ظرفیت اجزای ریزشبکه هوشمند، کاهش انرژی خریداری شده از شبکه، کاهش هزینه، افزایش قابلیت اطمینان، کاهش تلفات و همچنین کاهش انحراف ولتاژ خواهد شد. از دیگر مواردی که در تعیین ظرفیت و مکان بهینه اجزای ریزشبکه هوشمند در این مطالعه در نظر گرفته شده است، می توان به پارامترهای قابلیت اطمینان، عدم قطعیت سرعت باد، تابش خورشید و بار، رشد بار و حضور ریزشبکه های هوشمند در بازار برق رقابتی به عنوان قیمت دهنده اشاره کرد. در این رساله شهرک اکباتان به عنوان نمونه مورد مطالعه قرار گرفته است. این شهرک مسکونی از سه ریزشبکه هوشمند و یک پست 20/63 کیلوولت تشکیل شده است.