علی رغم اینکه حضور سیستم های باتری ذخیره ساز انرژی در شبکه قدرت پاسخی برای حل بسیاری از مشکلات موجود در شبکه است؛ اما خود این سیستم ها، چالش عمده ای بر سر راه توسعه استفاده در شبکه قدرت وتامین هزینه های بالای خود دارند. برای پوشش هزینه های سرمایه گذاری سیستم-هایباتری ذخیره ساز انرژی، راه حل پیشنهادی در این تحقیق، استفاده از آن ها در کاربرد تأمین ظرفیت و حضورشان در مطالعات پایه شبکه می باشد؛ به گونه ای که سیستم های ذخیره ساز قادر باشند تمامی هزینه های مربوطه و یا درصد عمده ای از آن را پوشش دهند. یکی از دلایل عدم توسعه حضور سیستم های باتری ذخیره ساز انرژی در شبکه قدرت، آشنا نبودن طراحان با ویژگی ها و محدودیت های این سیستم ها می باشد. بنابراین، ابتدا اینویژگی ها و محدودیت ها با توجه نوع تکنولوژی مطرح شده و ضمن بررسی انواع مختلف، محدودیت ها و پارامتر های خاص هر تکنولوژی به فاکتورهای هزینه تبدیل و مدلسازی مناسبی ارائه می گردد. پس از آن،مسائل طراحی گسترش خطوط انتقال و طراحیهمزمان آن با مسأله گسترش تولید به عنوان دو مطالعه پایه شبکه قدرت معرفی می گردند.توابع هدف و قیود در نظر گرفته شده در هر یک از این مسائل با حضور سیستم ذخیره ساز انرژی اصلاح می گردند. در این حالت شبکه قدرت با استفاده از پخش بار بهینه مستقیم مدل گردیده وهر یک از توابع هدف به کمک الگوریتم جستجوی هارمونی بهبود یافتهکمینه سازی می شود.نهایتاً،مدل سازی های ارائه شده با حضور باتری وانادیومیبه ترتیب بر روی شبکه گارور و شبکه گارور اصلاح شده پیاده سازی می گردند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در مدل طراحی گسترش خطوط انتقال، ذخیره ساز موفق به حضور در طرح گسترش شبکه نگردید. علت آن علاوه بر بالا بودن هزینه های نسبی ذخیره ساز در مقایسه با هزینه گسترش شبکه، نیاز به بالابودن نسبت حضور ذخیره ساز در مقایسه با پیک بار در شبکه گارور می باشد که منجر به نقض قیود ذخیره ساز در این سیستم می گردد. به گونه ای که در سیستم هایبزرگتر و دارای پیک بار بیشتر،با در نظر گرفتن فاکتور کاهش احتمال انتخاب ذخیره سازهای ارزان تر وجود دارد. در توسعه همزمان انتقال و تولید و با در نظر گرفتن فاکتور کاهش معینی در هزینه سرمایه گذاری سیستم های ذخیره ساز، این سیستم ها می توانند جایگزین بخشی از ظرفیت تولید گشته و هزینه بهره-برداری کل شبکه را نیز کاهش دهند و به این طریق بخش عمده ای از هزینه های سرمایه گذاری خود را پوشش دهند.

با گسترش روزافزون استفاده از تولیدات پراکنده در سیستم های توزیع، حفاظت شبکه های توزیع دستخوش مشکلاتی شده است. در این راستا بازنگری حفاظت سیستم توزیع در حضور منابع تولید پراکنده اهمیت بسزایی داشته، بررسی و ارائه راهکارهایی به منظور حل این مشکلات برای ادامه حضور و گسترش تولیدات پراکنده امری ضروری می باشد. در این تحقیق پس از معرفی این مشکلات با انتخاب یک شبکه توزیع استاندارد ieee هماهنگی حفاظتی شبکه توزیع مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته و به کمک الگوریتم ژنتیک هماهنگی بهینه انجام شده است.سپس با افزودن تولیدات پراکنده به شبکه، اثرات آنها را بروی سیستم حفاظت به کمک نرم افزار digsilent شبیه سازی و بررسی شده و راهکارهایی از قبیل حفاظت تطبیقی و استفاده از محدودکننده جریان خطا برای رفع اثرات منفی معرفی شده است. استفاده از محدودکننده جریان خطا برای کنترل جریان خطای تولیدی توسط تولیدات پراکنده را می توان به عنوان یک راهکارها موثر و اقتصادی پیشنهاد نمود. درپایان با استفاده از انواع محدود کننده جریان خطا نشان داده شده است که بدون اعمال تغییر در سیستم حفاظت موجود می توان برخی مشکلات حفاظتی در حضور تولیدات پراکنده را برطرف نمود.

تولیدکنند گان برق، تامین کننده میزان تقاضای الکتریسیته در بازار عمده فروشی برق می باشند. این در حالی است که شرکت های برق، برق را با قیمت عمده فروشی از تولیدکنندگان خریداری می کنند و آن را با قیمت خرده فروشی به مصرف کنندگان می فروشند. از طرف دیگر قیمت بازار عمده فروشی در زمان خاصی در آینده کاملاً وابسته به میزان تقاضا و قیمت پیشنهادی تولیدکنندگان می باشد. حال با ثابت درنظر گرفتن قیمت خرده فروشی، شرکت های برق با ریسک بالایی به دلیل جهش قیمت در بازار عمده فروشی در زمان بار پیک و یا هنگامیکه تعدادی ژنراتور از مدار خارج شوند، مواجه می شوند. در این حالت بارهای قابل قطع به عنوان یکی از فاکتورهای تاثیرگذار در بازارهای برق تجدید ساختار یافته، توانایی مدیریت ریسک ناشی از جهش قیمت ها را به همراه دارند. از طرف دیگر پیش نیاز تعیین استراتژی به کارگیری بارهای قابل قطع، دست یابی به مقادیر دقیقی از بار پیش بینی شده در کوتاه مدت می باشد. از این رو در این پایان نامه هدف اصلی پیش بینی کوتاه مدت بار و تعیین استراتژی به کارگیری بارهای قابل قطع در محیط شبکه های هوشمند می باشد. ابتدا چهار مدل پیشنهادی در مورد پیش بینی کوتاه مدت بار معرفی و شبیه سازی می شوند که این مدل ها شامل دو مدل تک مرحله ای برای بازارهای برق ایران و nord pool و همچنین دومدل هایبریدی چند مرحله ای برای بازارهای برق استرالیا، کانادا و nord pool می باشند؛ که پیاده سازی تمامی این مدل ها بر روی بازارهای مورد مطالعه نشان دهنده دقت بالای مدل های مذکور در فرآیند پیش بینی بار در کوتاه مدت می باشند. سپس از نتایج این پیش بینی می توان در مورد استراتژی به کارگیری بارهای قابل قطع صحبت نمود. لذا برای پیاده سازی واقعی، شرکت توزیع نیروی برق شهرستان مشهد درنظر گرفته شده است که از طریق 6 پست فوق توزیع با شبکه سراسری در ارتباط است و نزدیک به یک میلیون مشترک دارد. سناریوهای مختلفی در مورد حالت های مختلف به کارگیری بارهای قابل قطع مطرح شده است که سودآورترین سناریو برای شرکت های توزیع، حالتی است که تمامی بارهای قابل قطع در سبد توزیع انرژی شرکت برق درنظر گرفته شده باشد. حل این مساله با استفاده از تکنیک های بهینه سازی صورت گرفته است که در این پایان نامه از الگوریتم ژنتیک به دلیل قابلیت های بالای آن در حل مسایل بهنه سازی، بهره گرفته شده است.