برنامه‏ ريزي بهينه ‏ي دوسطحي ذخيره‏ سازهاي الكتريكي و شبكه توزيع فعال با در نظر گرفتن استقلال عملكردي آن‏ ها

Two-level optimal scheduling of electric storage systems and active distribution network considering their operational independence

ذخيره ‏سازهاي الكتريكي نه تنها در مواقع اضطراري مي‏توانند بخشي از بارهاي حساس شبكه‏ ي توزيع فعال را تأمين ‏كنند، بلكه در شرايط عملكردي عادي نيز مي‏توانند هزينه‏ هاي بهره ‏برداري شبكه را با جابجايي بار از ساعات گران‏تر به ساعات ارزان‏تر كاهش دهند. با اين حال، از آنجايي كه شبكه‏ ي توزيع فعال و ذخيره‏ سازهاي الكتريكي داراي مالكين و يا بهره‏ برداران خصوصي مستقل و جداگانه‏ اي هستند، تعيين تبادلات انرژي و تبادلات مالي ميان آن‏ها نيازمند يك چارچوب‏ مديريتي كارآمد است كه بتواند اهداف اين نهادهاي مستقل را به صورت همزمان و با حفظ حريم خصوصي آن‏ها و رعايت قيود فني از قبيل محدوديت توان شارژ و دشارژ ذخيره ‏سازها و محدوده‏ ي مجاز دامنه‏ ي ولتاژ گره ‏هاي شبكه، محقق سازد. در اين مقاله، يك چارچوب انرژي-تراكنشي كارآمد براي تعيين همزمان برنامه ‏ريزي عملكردي ذخيره‏ سازهاي الكتريكي و قيمت انرژي مبادله شده ميان آن‏ها و شبكه ‏ي توزيع فعال در شرايط عملكرد عادي ارائه شده است. در چارچوب پيشنهادي، قيمت برق در تبادلات انرژي ميان شبكه‏ ي توزيع فعال و ذخيره ‏سازهاي الكتريكي مستقل توسط بهره ‏بردار شبكه توزيع فعال و با استفاده از الگوريتم فراابتكاري بهينه ‏سازي ازدحام ذرات (PSO) تعيين مي‏شود. جهت حفظ استقلال عملكردي و حريم خصوصي نهادهاي مستقل، يك مدل دو سطحي ارائه شده است كه در سطح اول آن، تمامي ذخيره‏ سازهاي الكتريكي موجود در شبكه ‏ي توزيع فعال، بر اساس پروفايل قيمتي پيشنهاد شده توسط الگوريتم فراابتكاري، ميزان توان شارژ و دشارژ را با هدف بيشينه شدن سود خويش تعيين مي‏كنند. سپس بهره ‏بردار شبكه توزيع فعال با استفاده از اين نتايج، برنامه‏ ريزي عملكردي شبكه توزيع را با هدف كاهش هزينه ‏هاي بهره ‏برداري آن در سطح دوم بهينه‏ سازي مي‏كند. نتايج شبيه ‏سازي بر روي سيستم‏ توزيع اصلاح شده ‏ي 33 گره‏اي IEEE كارايي چارچوب پيشنهادي در كاهش هزينه ‏هاي بهره ‏داري شبكه ‏ي توزيع فعال در حضور ذخيره‏ سازهاي الكتريكي همزمان با تحقق سودآوري اين ذخيره‏ سازها را نشان مي‏دهد.

Electrical storages can not only provide a part of the sensitive loads of the active distribution network in emergencies, but also in normal operating conditions, they can reduce the costs of operating the network by shifting the load from expensive hours to cheaper hours. However, since the active distribution network and electrical storage have independent and separate private owners or operators, the determination of energy exchanges and financial exchanges between them requires an efficient management framework that can achieve the goals of these independent institutions simultaneously and by preserving their privacy and technical restrictions such as the limitation of charging and discharging power of storage devices and the permissible range of the voltage range of network nodes. In this paper, an efficient energy-transactional framework is presented to simultaneously determine the functional scheduling of electrical storages and the price of energy exchanged between them and the active distribution network under normal operating conditions. In the proposed framework, the price of electricity in energy exchanges between the active distribution network and independent electrical storages is determined by the operator of the active distribution network using the meta-heuristic algorithm of particle swarm optimization (PSO). To preserve the functional independence and privacy of independent entities, a two-level model has been presented, in which, in the first level, based on the price profile proposed by the meta-heuristic algorithm, electrical storages determine the amount of charging and discharging power to maximize their profit. Then, using these results, the operator of the active distribution network optimizes the functional scheduling of the distribution network to reduce its operating costs at the second level. The simulation results on the modified IEEE 33-node distribution system show the effectiveness of the proposed framework in reducing the operating costs of the active distribution network in the presence of electrical storages and realizing the profitability of these storages.