تجدید ساختار سیستم های قدرت، پیشرفت فن آوری، و محدودیت های فنی حاکم بر احداث و توسعه پست ها و خطوط انتقال و توزیع، انگیزه بکارگیری واحدهای تولید پراکنده را به عنوان انتخابی جدید در تأمین انرژی الکتریکی مشترکین برق توسط شرکت های توزیع (discos) و حتّی سرمایه گذاران نیروگاه های خصوصی (ipps) افزایش داده است. منابع تولید پراکنده (dg) در واقع نیروگاه های کوچکی می باشند که به شبکه توزیع متصل شده و ضمن پاسخگویی به میزان رشد بار سیستم، چالش هایی را که سیستم های قدرت معمولاً با آنها مواجه می باشند (همچون تلفات الکتریکی بالا، قابلیت اطمینان پایین سیستم، کیفیت توان نامناسب و محدودیت انتقال توان خطوط انتقال)، مرتفع می سازند. از سوی دیگر تولیدات پراکنده می توانند به عنوان گزینه های جدید تولید توان علاوه بر پست های فوق توزیع در مطالعات برنامه ریزی توسعه شبکه های توزیع مورد بررسی و مدل سازی قرار گیرند لذا در این تحقیق سعی شده است تا مسأله طراحی و توسعه سیستم های توزیع در حضور منابع تولید پراکنده مورد توجّه قرار گرفته و در نهایت یک ابزار بهینه سازی توسعه-یافته در این راستا ارائه شود. هدف از انجام این پروژه تعیین مکان ، ظرفیت و زمان بهینه نصب ترانسهای 20 کیلوولت شبکه بهمراه تعیین سطح مقطع بهینه خطوط فشار متوسط در شرایط حضور احتمالی واحدهای تولید پراکنده از نوع توربین گاز یا موتور گاز متعلق به مشترکان شبکه توزیع است. معمولا مکانهایی از سوی شرکتهای توزیع به متقاضیان سرمایه گذاری تولید پیشنهاد میگردد که این مکانها و زمان ورود و نوع واحدهای تولید پراکنده جزو معلومات حل مساله می باشند. در این پایان نامه فرض میشود که متقاضیان سرمایه گذاری تولید در سطح شبکه توزیع، مایل به نصب واحدهای توربین گاز یا موتور گاز به منظور فروش برق به شبکه می باشند (این مساله تنها از بعد الکتریکی آن بررسی میشود و مسائلی نظیر بار حرارتی سیستمهای تولید همزمان مورد توجه نیست) وطراح شبکه توزیع باید طراحی بهینه شبکه را در فضایی احتمالاتی یا مبتنی بر آنالیز سناریوها انجام دهد. در این پایان نامه یک مدل ریاضی بهبود یافته به منظور حل مسأله طراحی و برنامه ریزی سیستم توزیع (dsp) در حضور منابع خاصی از واحدهای تولید پراکنده (dg) با عنوان موتور- ژنراتورهای گازسوز کوچک (gas engines) و با امکان-سنجی ترانزیت برق در شبکه فشار متوسط به صورت گزینه ای جالب توجّه در بخش توزیع توان الکتریکی پیشنهاد می شود. مدل پیشنهادی با هدف کمینه سازی کلیه هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری سیستم، با استفاده از برنامه ریزی غیرخطی آمیخته با اعداد صحیح، یک مدل بهینه سازی چند هدفه جامع را با تجربه طراح شبکه تلفیق می کند تا به کمک آن، نوع هادی، ظرفیت و مسیر بهینه فیدرهای قابل توسعه شبکه فشار متوسط را در شرایط حضور احتمالی واحدهای موتور- ژنراتوری گازسوز کوچک با حفظ قابلیت اطمینان سیستم و در کنار مجموعه جدیدی از قیود حاکم بر شرایط مسأله همچون اُفت ولتاژ مجاز شین ها، حداکثر ظرفیت حرارتی تجهیزات و حفظ ساختار شعاعی شبکه توزیع در هر مرحله طراحی و توسعه سیستم، تعیین نماید. نتایج شبیه سازی مدل پیشنهادی با پیاده سازی بر روی یک شبکه توزیع نمونه توسط نرم افزار gams، بیانگر این است که مدل-پیشنهادی به منظور طراحی کامپیوتری برنامه ریزی توسعه شبکه های توزیع در محیط بازار برق، بسیار مناسب می باشد.

شرکت های خدماتی که کار بهره برداری از شبکه شهرک های صنعتی را به عهده دارند، برق مورد نیاز خود را از بازار برق و یا از واحدهای گازسوز موجود در شبکه خود تأمین می کنند. در این بین ارائه طرحی بهینه برای نصب واحدهای گازسوز در شبکه بسیار مهم است. در این تحقیق روشی شبه دینامیکی برای ارائه یک طرح بهینه چندساله شامل تعیین ظرفیت الکتریکی و حرارتی، مکان و زمان نصب واحدهای تولید هم زمان گازسوز در یک شهرک صنعتی ارائه شده است. مسئله مورد نظر به سه زیر مسئله تقسیم شده است. در زیر مسئله اول مکان و ظرفیت واحدهای گازسوز توسط الگوریتم ژنتیک تعیین می شود، سپس در زیر مسئله دوم ظرفیت های تعیین شده استاندارد سازی می شوند. در نهایت در زیر مسئله سوم بهر برداری از طرح ارائه شده برای 5 سال انجام می شود و عملکرد شبکه در حضور واحدهای گازسوز مورد بررسی قرار می گیرد. هدف مسئله کلی کاهش هزینه های شرکت خدماتی برای تأمین برق مصرف کنندگان در یک بازه زمانی 5 ساله است. در تعریف مسئله دو دیدگاه اولویت تولید حرارت یا تولید برق در نظر گرفته شده است. در دیدگاه اول هدف نصب واحدهای گازسوز تولید حرارت است و در کنار آن از برق تولیدی انها نیز استفاده می شود و در دیدگاه دوم هدف نصب واحدهای گازسوز تولید برق است و در کنار آن از حرارت بازیافتی نیز استفاده می شود. در پایان روش مورد نظر برای ارائه طرح توسعه واحدهای تولید هم زمان گازسوز در فیدر پیکو از پست فوق توزیع معنوی واقع در تهران مورد استفاد قرار گرفته است. نتایج نهایی کارایی این روش را در کاهش هزینه های شرکت خدماتی و به خصوص هزینه تلفات در طول 5 سال بهره برداری از شبکه نشان می دهد.

با تجدید ساختار در صنعت برق تولیدات پراکنده جایگاه ویژه ای یافته اند. در این بین سیستم های تولید هم زمان به دلیل بازده بالا، بیش از سایرین مورد استفاده قرار گرفته اند. هدف اصلی این تحقیق تعیین بهینه ظرفیت و برنامه کاری یک موتور گازسوز/توربین گاز در طول ساعات شبانه روز برای تأمین برق و حرارت یک مجتمع مسکونی/پاساژ است. همچنین بر اساس نصب این سیستم در مجتمع مسکونی/پاساژ، ظرفیت و برنامه کاری بویلر های کمکی نیز بهینه می شوند. در این تحقیق سعی شده است روابط مناسبی برای توصیف درآمدها و هزینه ها و قیود موجود در طرح با کمترین ساده سازی ارائه شود. تابع هدف مسئله بر اساس بیشینه کردن ارزش فعلی خالص طرح از دید مالک نیروگاه در یک بازه زمانی بلند مدت تعریف شده است. در پایان، مسئله برای یک مجتمع مسکونی با توجه به قوانین موجود در ایران حل شده است. برای بیشینه سازی از نرم افزار gams استفاده شده است. سپس کارایی طرح در سناریوهای مختلفی با توجه به تغییرات قیمت سوخت، قیمت خرید برق از شبکه و قیمت فروش برق به شبکه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد تغییر این پارامترها تاثیر زیادی در کارایی طرح دارند. سیستم های تولید پراکنده با هدف بهینه سازی در مصرف انرژی، کاهش اتلافات ناشی از انتقال و توزیع انرژی الکتریکی در شبکه و نیز کاهش آلودگی های ناشی از احتراق سوخت های فسیلی در نیروگاه های بزرگ، به کار گرفته می شوند. تولید انرژی الکتریکی در مقیاس بزرگ و انتقال آن به مصرف کنندگان تلفات زیادی به همراه دارد. از طرف دیگر نیروگاه های بزرگ تولید برق به دلیل ظرفیت و حجم تولید زیاد علاوه بر داشتن هزینه های زیاد در سرمایه گذاری، نصب و راه اندازی و نیز تعمیر و نگهداری، غالبا از راندمان الکتریکی پایینی برخوردار بوده و علاوه بر افزایش مصرف سوخت موجب افزایش آلاینده های زیست محیطی می گردند. مجموعه این عوامل و عواملی مانند قابلیت اطمینان بیشتر، تجدید ساختار در صنعت برق و... کشورهای جهان را به سمت استفاده از تولیدات پراکنده سوق داده است. در این میان استفاده از سیستم های تولید پراکنده هم زمان با راندمان کلی 70 تا 90 درصد یکی از راهکارهای موثر در بهینه سازی مصرف انرژی است. اما در صورتیکه پارامترهای لازم آن (ظرفیت، برنامه کاری، مکان و...) به صورت دقیق انتخاب نشوند ممکن است کارایی طرح کاهش پیدا کند. بر این اساس دیدگاه های مختلفی برای تعیین پارامترهای واحدهای تولید هم زمان ارائه شده است. توابع هدف از دید شبکه، کارخانه دار و سرمایه گذار تعریف و با روش های گوناگونی مورد بررسی قرار گرفته اند.

امروزه مشارکت منابع پراکنده انرژی (der) در سیستم های قدرت در حال افزایش است . از آنجا که derها می توانند نقش مهمی در بازارهای برق و ارائه خدمات جانبی برای بهره برداران سیستم ایفا کنند، تجمیع این منابع درون سیستم های قدرت موجود مورد توجه قرار گرفته اند. تجمیع derها درون سیستم قدرت با استفاده از مفهوم نیروگاه مجازی (vpp) امکان پذیر می باشد. نیروگاه مجازی با تجمیع ظرفیت تعداد زیادی der - شامل تولیدات پراکنده، پاسخ تقاضا و ذخیرسازهای انرژی- یک پروفیل بهره برداری منفرد را ایجاد میکند. در این پایان نامه یک مدل بهینه سازی که راهبرد بهره برداری بهینه، حداکثر سود و کاهش آلودگی برای یک نیروگاه مجازی را فراهم می کند، ارائه می شود. نیروگاه مجازی در نظر گرفته شده در این پایان نامه شامل توربین بادی، سیستم تولید همزمان برق و حرارت، واحد تولید پراکنده و بارهایی با قابلیت قطع، می باشد. برای افزایش سرعت حل و دستیابی به نتایج بهینه، مدل ارائه شده ابتدا با استفاده از تکنیک های خطی سازی، خطی شده و مسئله برنامه ریزی خطی توأم با اعداد صحیح با دو رویکرد حل شده است. در رویکرد اول تنها قیود فنی منابع در نظر گرفته شده در حالی که در رویکرد دوم علاوه بر قیود فنی منابع، قیود شبکه نیز در نظر گرفته شده است. در این رویکرد مدل جدیدی برای ترکیب مفاهیم ریزشبکه، هاب انرژی و نیروگاه مجازی ارائه شده است. این مدل علاوه بر داشتن ویژگی های مدل های پیشین جامعیت و کلیت بیشتری داشته و در آن از مدل های کاملتری برای اجزا vpp استفاده شده است. مسائل بهینه سازی vpp در سناریوهای متفاوت در محیط نرم افزار gams پیاده سازی شده و نتایج نشان دهنده سرعت بالا و کارایی مدل ارائه شده می باشند.

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 بازار رقابتی برق ،مصرف کنندگان هزینه انرژی را در چارچوب تعرفه های ثابت به نهادهای تامین بار یا خرده فروشان پرداخت می کنند.خرده فروشان نیز جهت تامین بار مورد تعهد خود برق را از طریق قرارداهای دوجانبه با تولیدکنندگان و با قیمت توافقی یا از طریق بازار لحظه ای و قیمت تسویه لحظه ای خریداری می-کنند.با توجه به انواع مختلف روشهای خرید برق توسط خرده فروشان ،این نهادها با وظیفه تخمین سود و پوشش بهینه ریسک ، با توجه به چگونگی خرید انرژی نظر به میزان ریسک پذیری خود ،مواجه می باشند. با توجه به فرار بودن قیمت ها در بازار های مالی مدیریت ریسک امری غیر قابل اجتناب برای خرده فروشان می باشد و ابزارها و تکنیک های جدیدی را برای رسیدن به این مهم می طلبد.ابزارهایی همچون استفاده از قراردادهای دوجانبه ، آتی ، معاوضه و اختیار گزینه هایی مناسب می باشند در عین این که این ابزارها نیز حامل ریسک بوده و مکانیسم کنترل و مدیریتی مناسب خود را می طلبند. هدف ارائه مدلی است که با استفاده از آن خرده فروش بتواند میزان خرید خود را تشخیص دهد و با توجه به ریسک پذیری خود تصمیم مناسب را اتخاذ نماید.در فصل اول مقدماتی از بازار برق و انواع آن و قراردادهای ممکن درمحیط بازار برق و مروری بر تحقیقات انجام شده در این زمینه مورد بحث قرار گرفته است. در فصل دوم به ارائه مدلی از نحوه شرکت خرده فروش در بازار دوجانبه و لحظه ای پرداختیم که پایه این مدل از بازار و شرایط خرده فروشان برق در بازار برق ایران گرفته شده است.در فصل سوم به فرمولبندی مدل فصل دوم پرداخته شده است و تابع هدف مقید به ریسک به دست آمده است. درنهایت در فصل چهارم نتایج مطالعات عددی بر روی داده های تاریخی دو هفته از بازار برق ایران ارائه شده و از معیارهای بازدهی تعدیل شده با ریسک سرمایه و واریانس جهت ارزیابی ریسک استفاده شده و نتایج برای مدل دوم و مدل سوم، تعریف شده در فصل دوم، که کاملتر بوده و رقابت خرده فروشی را در نظر می گیرد به دست آمده است. در فصل پنجم نیز خلاصه ای از نتایج و استنتاج و تفسیر آنها و پیشنهاداتی جهت کامل کردن و گسترش مدل ارائه شده است.

سیستم?های تولید پراکنده با هدف بهینه?سازی در مصرف انرژی، کاهش تلفات ناشی از انتقال و توزیع انرژی الکتریکی در شبکه و نیز کاهش آلودگی ناشی از احتراق سوخت?های فسیلی در نیروگاه?های بزرگ به کار گرفته می?شوند. تولید انرژی الکتریکی در مقیاس بزرگ و انتقال آن به مصرف?کنندگان تلفات زیادی به همراه دارد. از طرف دیگر نیروگاه?های بزرگ تولید برق به دلیل ظرفیت و حجم تولید زیاد علاوه بر داشتن هزینه?های زیاد در سرمایه?گذاری، نصب و راه?اندازی و نیز تعمیر و نگه?داری، غالباً از راندمان الکتریکی پایینی برخوردار بوده و علاوه بر افزایش مصرف سوخت موجب افزایش آلاینده?های زیست?محیطی می?گردند.???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? مجموعه این عوامل و عواملی مانند قابلیت اطمینان بیشتر، تجدید?ساختار در صنعت برق و ...کشور?های جهان را به سمت اسنفاده از تولیدات پراکنده سوق داده است. در این میان استفاده از سیستم?های تولید پراکنده همزمان با راندمان کلی 70 تا 90 درصد یکی از راهکار?های موثر در بهینه?سازی مصرف انرژی است. اما در صورتیکه پارامتر?های لازم آن (ظرفیت، برنامه?کاری، مکان و ...) به صورت دقیق انتخاب نشوند، ممکن است کارایی طرح کاهش پیدا کند.?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? بهره?برداری بهینه از سیستم?های تولید همزمان برق و گرما یک مسئله بهینه?سازی پیچیده است که نیازمند روش?های حل قوی می?باشد، علت این موضوع وابستگی درونی برق و گرمای تولیدی در این سیستم?هاست. هدف اصلی این پایان?نامه ارائه?ی روشی برای بهره?برداری بهینه از سیستم?های تولید همزمان می?باشد.????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? واضح است که دستیابی به این هدف بدون مشخص بودن پیکر?بندی سیستم ممکن نخواهد بود، لذا در گام اول، طراحی و پیکربندی سیستم تولید همزمان انجام خواهد شد. فرض می?شود این سیستم?ها در محیط بازار برق کار می?کنند و در مرحله?ی بهره?برداری ذخیره?ساز حرارت نیز به سیستم اضافه می?شود. با در نظر گرفتن بار?های الکتریکی و حرارتی برای یک سال و استخراج مشخصات عملکردی المان?های بکار رفته ، اقتصادی?ترین سیستم از میان گزینه?های معرفی شده، انتخاب می?شود.???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? پس از مشخص شدن سیستم منتخب، بهره?برداری از این سیستم برای دو شبانه?روز به صورت نمونه بررسی می?شود، چرا که نوسانات قیمت برق و سوخت در بازار و شکل منحنی?های تقاضای برق و گرما، بهره?بردار سیستم را ترغیب می?کند که حالت عملکردی سیستم را در جهت حداقل رساندن هزینه?های بهره?برداری تغییر دهد.????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

چکیده افزایشجمعیتوتغییراتعمدهدرالگویمصرفانرژی، افزایشسالیانهمیزانانرژیالکتریکیمصرفیوبالارفتنپیکمصرفبرقدرهرسالبادرنظرگرفتناینمطلبکهعمدهنیازبارپایهشبکه-های برق دنیاازنیروگاه هایحرارتیتامینمی شود،جستجوبراییافتنجایگزین-هایمناسبومطمئنبرایمنابعتولیدالکتریسیتهفعلیراامریضروریمی سازد. باتوجهبهتکنولوژی هایموجوددرحالحاضر،تولیدانرژیالکتریکیازسوخت هایفسیلیموجبآلودگیشدیدمحیطزیستمی-شود.یکیازچالش هایاصلیپیشرویجامعهجهانی بهحداقلرساندنمیزانco2تولیدشدهدرتولید برق است، co2بهعنوانیکعاملاصلیگرمشدن زمین ودرنتیجهتغییراتآبوهواییاست. دراینراستا،کمیسیوناروپادریکقانونجدید اعلام کرد که 20 درصدازمصرف انرژیاتحادیه اروپا تا سال 2020 بایدازانرژی هایتجدید پذیرتامین شود. مسئلهدیگردرارتباطباانرژی هایفسیلیایناستکهاینمنابعپایان پذیرهستند. بنابراینیافتنمنابعجدیدتولیدانرژیکهپایان-ناپذیروتجدیدپذیر بودهوباعثآلودگیکمترمحیطزیستشوند،تبدیلبهیکیازمسائلمهمدرصنعتبرقشدهاست.ازاینرو،منابعانرژی تجدید پذیر،چونباد،امواج،خورشید، زمین گرماییو ... موردتوجهبیشتریقرارگرفته اندوبهره برداریازآن-هااهمیتیروزافزونیافتهاست. دراینمیانبادبدلیلمزیت هایفراواننسبتبهسایرمنابع،فراگیریبیشتریدارد و به همین دلیل طبق برنامه ریزی های انجام شده سهم مهمی از انرژی سبز آینده از انرژی بادی تامین می گردد. افزایش سریع تمایل برای اتصال ژنراتورهای بادی به شبکه های انتقال و توزیع، مشکلاتی را برای سرمایه گذاران انتقال و بهره برداران سیستم بوجود آورده است. در خیلی از کشورها اهداف، سناریوها و طرح های تشویقی برای توسعه تولید بادی وجود دارد. با افزایش توسعه تولید بادی، موضوع اتصال نیروگاه های بادی به سیستم انتقال اهمیت خاصی پیدا می کند. اکثرسایت هاکهدرآنانرژیبادیمی تواندمورد استفاده واقع شوددورازمراکزبارهستند،کهاینسایت هادرنهایتبایدبهشبکهانتقال متصل شوند. برنامه یکپارچه سازی تعدادقابلتوجهی ازنیروگاه های بادی توزیعشدهدرسراسرشبکه، معمولابااستفادهازبرنامه ریزی توسعه شبکهانتقال صورت می گیرد. شبکهانتقالازتراکم خطوط ومشکلاتامنیتی دیگرکه بهسادگی می تواندمانعبهره برداری ازمنابعانرژی بادی شود رنج می برد وبهتبعآنهدفترکیبنسلآینده منابع بادی غیرقابلحصولخواهدبود.گسترش خطوط انتقال،با این حال،به دلیل مشکلات در به دست آوردن حق راه برای ساخت خطوط هوایی جدیدوهمچنین ماهیت هزینه - محور این پروژه ها یکمسئلهپیچیده است.بنابراین، چالش اصلی پیدا کردن یک طرحتوسعهسیستم انتقال با سرمایه گذاری حداقل با توجه به هر دو معیار ترکیب نسل آینده و امنیت شبکه خواهد بود. در این پایان نامه تاثیر نفوذ واحدهای بادی بر برنامه ریزی میان مدت توسعه شبکه انتقال از دید سرمایه گذاری و با یک تابع هزینه - محور در افق پنج ساله توسعه مورد بررسی قرار می گیرد. مدل پیشنهادی با هدف کمینه سازی کلیه هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری سیستم، در کنار مجموعه قیود حاکم بر مسئله در هر سال طراحی توسعه سیستم را تعیین می کند. نتایج شبیه سازی مدل پیشنهادی با پیاده سازی روی دو شبکه انتقال نمونه 6 باسه و 24 باسه توسط نرم افزار gams بیانگر چگونگی تاثیر واحدهای بادی برنامه ریزی مسئله توسعه شبکه انتقال خواهد بود.

چکیده: تکنولوژی‏های تولید و انتقال برق در مقیاس بزرگ عموما حجم بزرگی از صرفه‏جویی‏ها را در اختیار قرار می‏دهند. به دلیل وجود این صرفه‏جویی‏ها سیستم‏های قدرت از دیدگاه تاریخی به سمت ساختارهای به هم پیوسته و بزرگ رشد و نمو پیدا کرده‏اند که در این ساختارها به طور معمول، برق توسط نیروگاه‏های متمرکز با محدوده توانی از چند صد تا چند هزار مگاوات تولید می‏شود. در طرف مقابل، تغییرات آب و هوایی، کمبود منابع فسیلی، مشوق‏های سیاسی و اقبال عمومی به انرژی‏های تجدید‏پذیر، به‏کارگیری تکنولوژی‏های تولید پراکنده کوچک و تجدید‏پذیر را ترویج داده است که این تولیدات شامل فتوولتائیک‏ها، میکروتوربین‏ها، تولید همزمان برق و حرارت، واحدهای چوب و زباله سوز و غیره می‏باشند. هاب انرژی به عنوان یک واحد دریافت و تبدیل و ذخیره انرژی در سمت مصرف عمل کرده و می‏تواند ترکیبی از تکنولوژی‏های تولید پراکنده فدق‏الذکر به همراه تجهیزات ذخیره‏ساز انرژی را شامل شود. خطوط انتقال چندگانه نیز به عنوان سیستم انتقالی بوده که حامل‏ها را در یک بستر و به همراه هم منتقل می‏کند. در فصل اول این گزارش بررسی‏های جامعی پیرامون هاب‏‏ها و انرژی های تجدید پذیر صورت گرفته است، در فصل دوم به بررسی چندین مقاله در زمینه بهره برداری هاب پرداخته شده است فصل سوم و چهارم شامل فرمول بندی مسأله و نتایج شبیه سازی مسأله می باشد همچنین در فصل پنجم نتایج کلی گزارش و ارائه چند پیشنهاد به عنوان مطالب پایانی ارائه شده است.

در این تحقیق، مسئله پیشنهاد‏دهی نیروگاه مجازی در بازار انرژی و همزمانِ رزرو چرخان و توان راکتیو بررسیشده‏است. بدین منظور مدلی غیرتعادلی بر اساس درمدار قرار دادن قیمت بنیان واحدها مقید به قیود امنیت (scpbuc) که تعادل عرضه- تقاضا و امنیت داخلی نیروگاه مجازی را به حساب می آورد، ارائه شده است. با استفاده از مدل ارائه شده نیروگاه مجازی برای بارها خدمات انرژی و توان راکتیو و برای iso خدمات انرژی، رزرو چرخان و راکتیو را فراهم می‏آورد. مسئله پیشنهاد‏دهی نیروگاه مجازی یک بهینه‏سازی غیر‏محدب غیر‏خطیِ آمیخته با عدد‏صحیح می‏باشد که با استفاده از برنامه‏ریزی غیر‏خطی آمیخته با عدد‏صحیح(minlp) حل شده است.

با توجه به تمایل گسترده به استفاده از انرژی باد در تولید برق و همچنین بروز تجدید ساختار در صنعت برق، لازم است که نحوه برنامه ریزی مشارکت مزارع بادی در بازار برق مورد مطالعه قرار گیرد. تجارت انرژی باد در بازار کوتاه مدت برق به دلیل وجود عدم قطعیت در میزان تولید ساعتی مزرعه بادی و قیمت انرژی، دارای ریسک بالایی است. همچنین به دلیل وجود این عدم قطعیت ها، مزارع بادی که در بازار شرکت می کنند مجبور به پرداخت جریمه به خاطر وجود اختلاف بین توان تولیدی واقعی و برنامه ریزی شده می شوند. در این پایان نامه برای کاهش ریسک ناشی از عدم قطعیت های بیان شده، مشارکت هماهنگ نیروگاه های بادی و حرارتی در بازار کوتاه مدت برق پیشنهاد شده است. همچنین ارائه راهکار بهینه مشارکت مجزّا و هماهنگ نیروگاه های بادی و حرارتی در بازارهای اصلاحی و رزرو تنظیم، علاوه بر بازار روز بعد، نیز مورد تأکید قرار گرفته است. هر یک از پارامترهای غیرقطعی در این مسئله یک فرآیند تصادفی را تشکیل می دهند. در این پروژه برای در نظر گرفتن عدم قطعیت های موجود از روش برنامه ریزی تصادفی استفاده شده است. مسئله بهینه سازی در این پروژه شامل بیشینه نمودن سود ناشی از مشارکت در بازارهای روز بعد، اصلاحی، رزرو اولیه و لحظه ای و همچنین قیود مربوط به تجهیزات و قیود حاکم بر ارائه پیشنهاد عرضه به بازار برق می باشد. هدف به دست آوردن منحنی عرضه بهینه از منظر سود و ریسک مشارکت می باشد که به صورت یک مسئله تصادفی چهار مرحله ای فرمول بندی شده است. برای در نظر گرفتن ریسک، از معیار ارزش حدی در معرض خطر استفاده شده است که به صورت وزنی به تابع هدف اضافه شده است. در این پروژه مسئله از دیدگاه نحوه مشارکت واحدهای تولیدی بادی و حرارتی در بازار به صورت هماهنگ و مجزّا و همچنین تأثیر مشارکت در بازارهای اصلاحی و رزرو اولیه مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد مشارکت هماهنگ نیروگاه های بادی و حرارتی می تواند تأثیر مثبت قابل توجهی بر سود مورد انتظار و ریسک نسبت به مشارکت مجزّا داشته باشد. همچنین فراهم کردن بستر مناسب برای مشارکت نیروگاه های بادی در بازارهای اصلاحی و رزرو تنظیم می تواند رقابت پذیری آنها را در بازار برق افزایش دهد.

برق به عنوان کالایی متفاوت از نظر ویژگی با دیگر کالاها محسوب می‏شود که از مهم‏ترین تفاوت‏های آن می‏توان به عدم امکان ذخیره‏سازی آن اشاره کرد به طوری که در زمان تولید می‏بایست مصرف شود. هر شرکت برق به تنهایی دارای اهداف اقتصادی و راهبردی زیادی می‏باشد. یکی از این اهداف انتقال بدون وقفه، پایدار و بی‏خطر انرژی به مصرف کنندگان است. بنابراین می‏توان گفت که پیش‏بینی بار یک فرآیند حساس و حیاتی در صنعت برق و بهره‏برداری از سیستم‏های قدرت می‏باشد. یک پیش‏بینی درست و دقیق شرکت‏های تامین‏کننده‏ی توان را به سمت کاهش هزینه‏های بهره‏برداری، تعمیر ونگهداری و افزایش قابلیت اطمینان در انتقال توان و تصمیم‏گیری درست برای توسعه‏ی سیستم در آینده سوق می‏دهد. در این میان تجدیدساختار صنعت برق نقطه‎ی عطفی در پیشرفت روش‎های پیش‎بینی بار بوده‎است. علاوه بر روش‎ها، پارامترهای مورد استفاده در مدل‎های ارائه‎شده نیز دست‎خوش تغییر گردیده و قیمت برق به عنوان پارامتری تعیین‎کننده در مصرف برق ظاهر شده‎است. از سویی دیگر قیمت برق نیز پارامتری مجزا نبوده و خود به عوامل متعددی از جمله مصرف وابسته‎است. این رابطه‎ی بازگشتی میان قیمت و بار پیش‎بینی این دو را در محیط‎های بازاری پیچیده کرده‎است. در بسیاری از مقالات ارائه‎شده برای پیش‎بینی یکی از پارامترها دیگری را فرض‎شده در نظر می‎گیرند که امری غیر واقعی است. روش‎های ارائه‎شده‎ی جدید به منظور ارائه‎ی مدل‎های واقعی‎تر در پیش‎بینی سعی در پیش‎بینی همزمان مصرف و قیمت دارند. در این پایان‎نامه یک روش جدید دو مرحله‎ای و بازگشتی برای پیش‎بینی همزمان قیمت و بار و بر اساس یافتن روزهای مشابه ارائه گردیده‎است که نتایج به‎دست آمده حاکی عملکرد مناسب این مدل می‎باشد.