طراحی و ساخت یک سیستم برودتی بهینه فتوولتاییک در حضور شبکه هوشمند با رویکرد بهینه‌سازی چند هدفه

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 5، دوره 8، شماره 32، دی 1396، صفحه 39-50   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

رسول جوی زادگان¹؛ مهدی مهدویان^{* 2}

¹کارشناس ارشد - گروه مهندسی برق، واحد نائین، دانشگاه آزاد اسلامی، نائین، ایران

²مربی - گروه مهندسی برق، واحد نائین، دانشگاه آزاد اسلامی، نائین، ایران

چکیده

امروزه بهینه سازی در سیستمهای قدرت یک ضرورت انکار ناپذیر است.کاهش شدت مصرف انرژی در تجهیزات الکتریکی و افزایش راندمان و کارایی آنها، کاهش تلفات الکتریکی و بهبود پروفیل ولتاژ در شبکه قدرت از نمونه های کاربرد بهینه سازی در سیستمهای قدرت می باشند. سیستمهای برودتی مانند یخچالها و فریزر ها می توانند در کنار به کارگیری به همراه سیستمهای فتوولتاییک در شبکه قدرت عامل تعادل بخشی در عرضه و تقاضای انرژی الکتریکی باشند به طوری که مازاد انرژی را به صورت انرژی سرمایشی در خود ذخیره کرده و در شرایط لازم اجازه دهند که انرژی تولیدی توسط سیستم فتوولتاییک به شبکه قدرت تزریق گردد. در این مقاله به طراحی و ساخت یک سیستم برودتی (یخچال) فتوولتاییک متصل به شبکه و تنظیم بهینه عملکرد آن پرداخته شده است. توابع هدف هزینه و دمای میانگین یخچال به عنوان دو هدف اصلی در نظر گرفته شده و با به کارگیری الگوریتم بهینه سازی ژنتیک با مرتب سازی غیر مغلوب جوابهای پارتو به دست آمده و سپس با به کارگیری روش مدل جمع وزنی جواب نهایی انتخاب گردیده است. نتایج شبیه سازی با نرم افزار متلب و همچنین نتایج پیاده سازی سخت افزاری طرح پیشنهادی در غالب پروژه ساخت هر دو کارایی و عملکرد بهینه طرح پیشنهادی را تایید می نمایند.

کلیدواژه‌ها

شبکه هوشمند؛ یخچال خورشیدی؛ قیمت گذاری دینامیکی برق؛ الگوریتم NSGA-II؛ مدل جمع وزنی

مراجع

[1] M.A. Aktacir, “Experimental study of a multi-purpose PV-refrigerator system”, International Journal of Physical Sciences, Vol.  6, No. 4, pp. 746-757, 2011.

[2] O. Ekren, A. Yilanci, E. Cetin, and H. K. Ozturk, “Experimental performance evaluation of a PV-powered refrigeration system”, Electronics and Electrical Engineering, No. 8 (114), pp. 7-10, 2011.

[3] C.D. Pero, F.M. Butera, L. Piegari, M. Faifer, M. Buffoli, P. Monzani, “Characterization and monitoring of a self-constructible photovoltaic-based refrigerator”, Energies, Vol. 9 (749), pp. 1-14, 2016.

[4] J. Waschull, R. Müller, W. Hernschier, R. Künanz, “Cold storage devices for smart grid integration”, Energy Procedia, Vol. 46, pp. 48 – 57, 2014.

[5] R.A. Verzijlbergh, Z. Lukszo, “Conceptual model of a cold storage warehouse with PV generation in a smart grid setting”, Proceeding of the IEEE/ICNSC, Evry, France, 2013.

[6] A. Arteconi, N.J. Hewitt, F. Polonara, “State of the art of thermal storage for demand-side management”, Applied Energy, Vol. 93, pp. 371–389, 2012.

[7] A. Grein, M. Pehnt, “Load management for refrigeration systems: Potentials and barriers”, Energy Policy, Vol. 39, pp. 5598–5608, 2011.

[8] Y. Han, B. Shen, H. Hu, F. Fan, “Optimizing the performance of ice-storage systems in electricity load management through a credit mechanism: An analytical work for Jiangsu, China”, Energy Procedia, Vol. 61, pp. 2876 – 2879, 2014.

[9] A. Samimi, M. Nikzad, M. Mohammadi, “Real-time electricity pricing of a comprehensive demand response model in smart grids”, Electrical Energy Systems, Vol. 27, No. 3, pp. 3-15, 2017.

[10] P.H. Divshali, B.J. Choi, “Electrical market management considering power system constraints in smart distribution grids”, Energies, Vol. 9 (405), pp. 1-30, 2016.

[11] L. Jia, L. Tong, “Dynamic pricing and distributed energy management for demand response”, IEEE Trans. on Smart Grid, Vol. 7, No. 2, pp. 1128-1136, 2016.

[12] Q.P. Ha, V. Vakiloroaya, “Modeling and optimal control of an energy-efficient hybrid solar air conditioning system”, Automation in Construction, Vol. 49, Part B, pp. 262-270, 2015.

[13] K. Bataineh, D. Dalalah, “Optimal configuration for design of stand-alone PV system”, Smart Grid and Renewable Energy, Vol. 3, pp. 139-147, 2012.

[14] A. Fatehmulla, A.S. Al-Shammari, A.M. Al-Dhafiri, A.A. Al-Bassam, “Design of energy efficient low power pv refrigeration system”, Proceeding of the IEEE/SIECPC, Riyadh, Saudi Arabia, April 2011.