برنامه‌ریزی توسعه شبکه‌های الکتریکی و گازی با در نظر گرفتن تغذیه انواع مختلف انرژی مصرفی

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 04 شهریور 1402   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

علیرضا دهشیری بادی؛ وحید امیر^* ؛ سید محمد شریعتمدار

گروه برق و کامپیوتر- واحد کاشان، دانشگاه آزاد اسلامی، کاشان، ایران

چکیده

در این مقاله، برنامه‌ریزی توسعه تولید و انتقال در شبکه‌های الکتریکی و گازی ارائه می‌شود که این شبکه‌ها تغذیه­کننده انرژی‌های مصرفی الکتریکی، حرارتی و گازی هستند. طرح هزینه برنامه‌ریزی (مجموع هزینه احداث و هزینه مورد انتظار بهره‌برداری) تولید و انتقال در شبکه‌های مذکور را کمینه‌سازی می­کند. طرح فوق مقید به بودجه سرمایه‌گذاری، مدل برنامه­ریزی عناصر یاد شده، معادلات پخش توان شبکه‌های الکتریکی و گازی، محدودیت بهره‌برداری شبکه‌ها و محدودیت منحنی قابلیت تولیدکننده‌ها است. در ادامه یک مدل تقریب خطی برای قیود مسأله با در نظر گرفتن تابع هدف درجه دوم به­دست می­آید. همچنین بهینه‌سازی تصادفی برای مدل­سازی عدم قطعیت‌های بار و توان تجدیدپذیر استفاده می‌شود. در این مدل، انتقال در شبکه‌های الکتریکی و گازی با تغذیه همزمان انرژی‌های مصرفی مختلف مانند الکتریکی، گازی و حرارتی با در نظر گرفتن مدل برق به حرارت و گاز به حرارت به‌عنوان نوآوری‌های این طرح محسوب شده است. درنهایت نتایج عددی مستخرج شده قابلیت طرح پیشنهادی در ارتقاء وضعیت بهره‌برداری و اقتصادی شبکه‌های مذکور با برنامه‌ریزی بهینه تولید و انتقال را نشان می­دهد.

کلیدواژه‌ها

انرژی مصرفی چند حاملی؛ برنامهریزی توسعه تولید و انتقال؛ بهرهبرداری سیستم؛ شبکه الکتریکی و گازی

سایر فایل های مرتبط با مقاله

1979-Extended Abstract.pdf

مراجع

[1] L.C. Costa, F.S. Thomé, J.D. Garcia, M.V.F. Pereira, "Reliability-constrained power system expansion planning: A stochastic risk-averse optimization approach", IEEE Trans. on Power Systems, vol. 36, no. 1, pp. 97-106, Jan. 2021 (doi: 10.1109/TPWRS.2020.3007974).

[2] H. Mavalizadeh, A. Ahmadi, F.H. Gandoman, P. Siano, H.A. Shayanfar, "Multiobjective robust power system expansion planning considering generation units retirement", IEEE Systems Journal, vol. 12, no. 3, pp. 2664-2675, Sept. 2018 (doi: 10.1109/JSYST.2017.2672694).

[3] A.A. Baziar, T. Niknam, M. Simab, "Strategic offering of producers in the day-ahead coupled gas and elec­tr­icity market including energy and reserve models", Electric Power Systems Research, vol. 199, Article Number: 107376, Oct. 2021 (doi: 10.1016/j.epsr.2021.107376).

[4] V. Asgharian, M. Abdelaziz, "A low-carbon market-based multi-area power system expansion planning model", Electric Power Systems Research, vol. 187, Article Number: 106500, Oct. 2020 (doi: 10.1016/j.ep­sr.20­2­0.106500).

[5] H. Arasteh, M. Kia, V. Vahidinasab, M. Shafie-khah, J.P.S. Catalão, "Multiobjective generation and tran­smi­ssion expansion planning of renewable dominated power systems using stochastic normalized normal constraint", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 121, Article Number:  106098, Oct. 2020 (doi: 10.1016/j.ijepes.2020.106098).

[6] M. Peker, A.S. Kocaman, B.Y. Kara, "A two-stage stochastic programming approach for reliability const­rained power system expansion planning", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 103, pp. 458-469, Dec. 2018 (doi: 10.1016/j.ijepes.2018.06.013).

[7] H. Nemati, M.A. Latify, G.R. Yousefi, "Coordinated generation and transmission expansion planning for a power system under physical deliberate attacks", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 96, pp. 208-221, March. 2018 (doi: 10.1016/j.ijepes.2017.09.031).

[8] D.A. Tejada-Arango, G. Morales-España, S. Wogrin, E. Centeno, "Power-Based Generation Expansion Planning for Flexibility Requirements", IEEE Trans. on Power Systems, vol. 35, no. 3, pp. 2012-2023, May. 2020 (doi: 10.1109/TPWRS.2019.2940286).

[9] P.V. Gomes, J.T. Saraiva, "A two-stage strategy for security-constrained AC dynamic transmission expansion planning", Electric Power Systems Research, vol. 180, Article Number: 106167, March 2020 (doi: 10.1016/j.epsr.2019.106167).

[10] S. Das, A. Verma, P.R. Bijwe, "Security constrained AC transmission network expansion planning", Electric Power Systems Research, vol. 172, pp. 277-289, July. 2019 (doi: 10.1016/j.epsr.2019.03.020).

[11] S.A. Eghbali Khob, M. Moazzami, R. Hemmati, "Advanced model for joint generation and transmission expansion planning including reactive power and security constraints of the network integrated with wind turbine", International Transactions on Electrical Energy Systems, vol. 29, pp. 1-20, April 2019 (doi: 10.100­2/etep.2799).

[12] M. Qorbani, T. Amraee, "Long term transmission expansion planning to improve power system resilience against cascading outages". Electric Power Systems Research, vol. 192, Article Number: 106972, March 2021 (doi: 10.1016/j.epsr.2020.106972).

[13] H.R. Hamidpour, S. Pirouzi, S. Safaee, M. Norouzi, M. Lehtonen, "Multi-objective resilient-constrained gen­er­ation and transmission expansion planning against natural disasters". International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 132, Article Number: 107193, Nov. 2021 (doi: 10.1016/j.ije­pes.202­1.10­71­93).

[14] V. Khaligh, A. Anvari-Moghaddam, "Stochastic expansion planning of gas and electricity networks: A decentralized-based approach", Energy, vol. 186, Article Number:   115889, Nov. 2019 (doi: 10.1016/j.ene­rgy.2­019.115889).

[15] V. Khaligh, M.O. Buygi., "Co-planning of electricity and gas networks considering risk level assessment", IET Generation, Transmission and Distribution, vol. 14, no. 13, pp. 2476-2487, July 2020 (doi: 10.1049/iet-gtd.2019.0712).

[16] M. Chaudry, N. Jenkins, M. Qadrdan, J. Wu, "Combined gas and electricity network expansion planning", Applied Energy, vol. 113, pp. 1171-1187, Jan. 2014 (doi: 10.1016/j.apenergy.2013.08.071).

[17] J. Qiu, H. Yang, Z.Y. Dong, J.H. Zhao, K. Meng, F.J. Luo, K.P. Wong, "A linear programming approach to expansion co-planning in gas and electricity markets", IEEE Trans. on Power Systems, vol. 31, no. 5, pp. 3594-3606, Sept. 2016 (doi: 10.1109/TPWRS.2015.2496203).

[18] A. Nikoobakht, J. Aghaei, M. Parvania, M. Sahraei-Ardakani, "Contribution of FACTS devices in power systems security using MILP-based OPF", IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 12, no.15, pp. 3744-3755, Aug. 2018 (doi: 10.1049/iet-gtd.2018.0376).

[19] H. Hamidpour, J. Aghaei, S. Dehghan, S. Pirouzi, T. Niknam, "Integrated resource expansion planning of wind integrated power systems considering demand response programmes", IET Renewable Power Generation, vol. 13, no. 4, pp. 519-529, March 2019 (doi: 10.1049/iet-rpg.2018.5835).

[20] A. Dini, A.R. Azarhooshang, S. Pirouzi, M.A. Norouzi, M. Lehtonen, "Security-constrained generation and transmission expansion planning based on optimal bidding in the energy and reserve markets", Electric Power Systems Research, vol. 193, Article Number: 107017, April 2021 (doi: 10.1016/j.epsr.2020.107017).

[21] A. Jamali, J. Aghaei, M. Esmaili, A. Nikoobakht, T. Niknam, M. Shafie-khah, J.P.S. Catalão, "Self-sche­duling approach to coordinating wind power producers with energy storage and demand response", IEEE Trans. on Sustainable Energy, vol. 11, no. 3, pp. 1210-1219, July 2020 (doi: 10.1109/TSTE.2019.2920884).

[22] R. Sepahvand, A. Asgharzadeh-Bonab, "Economic design of renewable hybrid system based on hydrogen and thermal storages considering electrical and thermal energy management", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 15, no. 59, pp. 109-124, Dec. 2024.

[23] B. Katanchi, A.A. Shojaei, M. Yaghoobi, "Presenting a novel hybrid approach for multi-objective distribution feeder reconfiguration considering the importance of reliability", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 15, no. 59, pp. 21-34, Dec. 2024.

[24] G.R Aghajani, H.A. Shayanfar, H. Shayeghi, "Demand side management in a smart micro-grid in the presence of renewable generation and demand response", Energy, vol. 126, pp. 622-637, May 2017 (doi: 10.1016/j.energy.2017.03.051).

[25] S.A. Seyed-Beheshti-Fini, S.M. Shariatmadar, V. Amir, "Frequency control in multi-carrier microgrids with the presence of electric vehicles based on adaptive neuro fuzzy inference system controller", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 14, no. 55, pp. 27-42, Dec. 2023 (dor: 20.1001.1.2­3223­871.1402.14.55.3.1).

[26] C. Wang, W. Wei, J. Wang, F. Liu, S. Mei, "Strategic offering and equilibrium in coupled gas and electricity markets", IEEE Trans. on Power Systems, vol. 33, no. 1, pp. 290-306, Jan. 2018 (doi: 10.1109/TPW­RS.20­1­7.2­­698454).