توسعه امنيت محور شبكه‌هاي برق و گاز با در نظر گرفتن بارهاي پاسخگو

Security-Based Co-Expansion Planning of Gas and Electricity Networks Considering Demand Response

امروزه در صنعت برق طراحي و بهره‌برداري بهينه و مؤثر اقتصادي همواره موردنظر بوده و در توسعه و بهره‌برداري از صنعت برق، هماهنگي شبكه برق و گاز به‌منظور حداقل كردن هزينه بهره‌برداري از اهداف اصلي به شمار مي‌آيند. ازاين‌رو نياز به مدلي است كه با در نظر گرفتن قيود فني توسعه شبكه ­هاي برق و گاز را هماهنگ كند. در اين پژوهش توسعه متمركز شبكه هاي گاز و برق با در نظر گرفتن معيار امنيتN-1 در شبكه گاز مدل‌سازي شده است. اين مدل‌سازي از ديدگاه يك سرمايه­ گذار مركزي است كه با در نظر گرفتن قيود فني به دنبال حداقل كردن هزينه كل سرمايه‌گذاري و بهره ­برداري شبكه ­هاي برق و گاز مي­باشد. همچنين در اين تحقيق نشان داده شده است كه چگونه مي‌توان هزينه‌هاي شبكه برق را با استفاده از سطح نفوذهاي مختلف برنامه پاسخگويي بار كاهش داد. نتايج به‌دست‌آمده از مسئله سرمايه‌گذاري شبكه گاز نشان مي‌دهد كه نياز به افزايش ظرفيت خط لوله در برخي مناطق وجود دارد. در اين مورد، هزينه سرمايه‌گذاري شبكه گاز 19 ميليون دلار است، درحالي‌كه كل هزينه سرمايه‌گذاري و بهره ­برداري شبكه گاز 37.19 ميليارد دلار است. از سوي ديگر، در شبكه برق، نياز به نصب نيروگاه‌هاي جديد در مناطق مشخص شده است. همچنين اين نتايج نشان مي‌دهد كه ظرفيت خط انتقال برخي خطوط بايد افزايش يابد. همچنين با در نظر گرفتن معيار N-1 در خروج خطوط لوله گاز، شبكه برق ترجيح مي­دهد كه در حدود 3200 مگاوات واحدهاي توليدي جديد را به‌صورت پراكنده در نقاط مختلف شبكه نصب كند تا بدين ترتيب در برابر از دست رفتن خطوط لوله شبكه گاز مقاوم باشد. درحالي‌كه بدون در نظر گرفتن معيار N-1 براي خطوط لوله، با نصب 2400 واحد توليدي جديد نياز شبكه برطرف مي­شود.

Coordinated expansion planning of power plants has always attracted the attention of power industry planners to arrive at the optimal mix that assures adequacy of energy supply. Here, we model the coordinates for expansion of electricity and gas networks while considering technical constraints, in order to minimize the total cost of investment and operation of electricity and gas networks for a single investor. Our study results indicate that we need to increase pipeline capacity in some areas in order to optimize our investment in the gas network foe Khorasan Razavi province. This additional investment only amounts to $ 19 million, which is insignificant compared to the total investment and operation cost of the gas network of $ 37.19 billion. The study also indicates need for power generation capacity in specified areas. These results also indicate that the capacity of some transmission line should be increased. When we take into account security needs at the N-1 benchmark level to deal with potential disruptions in gas pipelines, the electricity network would need to install around 3200 MW new generation units in different parts of the network to be robust against pipelines outages. While without considering the N-1 criterion for pipelines, the additional power generation capacity needed is only 2400 MW.