ارائه یک مدل بهینه‌سازی دوسطحی برای مدیریت هماهنگ سیستم‌های انتقال و توزیع یکپارچه

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 1، دوره 15، شماره 59، آذر 1403، صفحه 1-20   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

روزبه تمیزکار¹؛ محمود سمیعی مقدم^{* 2}؛ آزیتا آذرفر¹؛ محمد حسینی ابرده³؛ مجتبی واحدی¹

¹دانشکده مهندسی برق- واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران

²دانشکده مهندسی برق- واحد دامغان، دانشگاه آزاد اسلامی، دامغان، ایران

³دانشکده برق و کامپیوتر- واحد شاهرود، دانشگاه ازاد اسلامی، شاهرود، ایران

چکیده

در این مقاله یک مدل بهینه­سازی دو سطحی برای مدیریت هماهنگ شبکه­های توزیع و انتقال یکپارچه پیشنهاد شده است. مسئله مشارکت واحدها با قید امنیت در شبکه انتقال به عنوان مسئله سطح بالایی با هدف کاهش هزینه­های بهره­برداری، روشن/خاموش­سازی و بی­باری به همراه قطع بار به­صورت یک مدل برنامه­ریزی خطی عدد صحیح مرکب و مسئله بهره­برداری بهینه در شبکه­های توزیع مستقل با در نظر گرفتن منابع تجدیدپذیر و غیرتجدیدپذیر به همراه ایستگاه­های شارژ خودروهای برقی به­عنوان مسئله پایینی با هدف کاهش هزینه­های خرید توان از شبکه بالادست و کاهش هزینه­های قطع توان منابع و توان شارژ ایستگاه­های شارژ خودروهای برقی به­صورت یک مدل خطی در نظر گرفته شده است. برای حل مسئله دو سطحی پیشنهادی مدل سطح پایینی به­صورت شرایط بهینگی کروش-کان-تاکر مدل­سازی می­شود. چندین شبکه مختلف برای صحت­سنجی مدل و روش پیشنهادی در نظر گرفته شده است که نتایج به­دست آمده از شبیه­سازی کارآمدی مدل و روش پیشنهادی را در در نظر گرفتن بهره­برداری هماهنگ شبکه­های انتقال و توزیع هوشمند اثبات می­کند. در پایان برای نشان دادن برتری روش پیشنهادی نسبت به دیگر الگوریتم­های حل مدل­های چندسطحی، روش پیشنهادی با الگوریتم­های تجزیه مقایسه شده است که نتایج نشان از برتری روش پیشنهادی در مدت زمان اجرا و همگرایی سریع­تر است.

کلیدواژه‌ها

برنامه‌ریزی خطی؛ بهینه‌سازی؛ شبکه انتقال؛ شبکه توزیع؛ منابع تجدیدپذیر

سایر فایل های مرتبط با مقاله

1777-Extended Abstract.pdf

مراجع

[1] Z. Chen, Z. Li, C. Guo, J. Wang, Y. Ding, "Fully distributed robust reserve scheduling for coupled transmission and distribution systems", IEEE Trans. on Power Systems, vol. 36, no. 1, pp. 169-182, Jan. 2021 (doi: 10.1109/TPWRS.2020.3006153).

[2] C. Lin, W. Wu, M. Shahidehpour, "Decentralized ac optimal power flow for integrated transmission and distribution grids", IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 11, no. 3, pp. 2531-2540, May. 2020 (doi: 10.1109/TSG.2019.2957142).

[3] R. Roofegari nejad, W. Sun, A. Golshani, "Distributed restoration for integrated transmission and distribution systems with DERs", IEEE Trans. on Power Systems, vol. 34, no. 6, pp. 4964-4973, Nov. 2019 (doi: 10.1109/TPWRS.2019.2920123).

[4] Z. Shen, M. Liu, L. Xu, W. Lu, "Coordinated scheduling of integrated transmission and distribution systems using an improved Lipschitz dynamic programming approach", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 140, Article Number: 108076, Sept. 2022 (doi: 10.1016/j.ijepes.2022.108076).

[5] S. Yin, J. Wang, H. Gangammanavar, "Stochastic market operation for coordinated transmission and distri­but­ion systems", IEEE Trans. on Sustainable Energy, vol. 12, no. 4, pp. 1996-2007, Oct. 2021 (doi: 10.1­10­9/TST­E.2021.3076037).

[6] J. Zhao, H. Wang, Y. Liu, Q. Wu, Z. Wang, Y. Liu, "Coordinated restoration of transmission and distribution system using decentralized scheme", IEEE Trans. on Power Systems, vol. 34, no. 5, pp. 3428-3442, Sept. 2019 (doi: 10.1109/TPWRS.2019.2908449).

[7] D. Zhang, S. Miao, C. Li, Z. Zheng, W. Yang, J. Han, Y. Li, "A novel once-data-exchange method for solving transmission and distribution networks coordinated ACOPF model", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, vol. 123, Article Number: 106339, Dec. 2020 (doi: 10.1016/j.ijepes.2020.106339).

[8] K. Tang, S. Dong, Y. Liu, L. Wang, Y. Song, "Asynchronous distributed global power flow method for transmission–distribution coordinated analysis considering communication conditions", Electric Power Systems Research, vol. 182, Article Number: 106256, May. 2020 (doi: 10.1016/j.epsr.2020.106256).

[9] P. Lan, G. Wu, X. Shen, L. Lv, J. Liu, H. Zhao, S. Jawad, J. Liu, "Distributed optimal scheduling for coupled transmission-distribution integrated electricity-gas system", Electric Power Systems Research, Volume 206, Article Number: 107759, May. 2022 (doi: 10.1016/j.epsr.2021.107759).

[10] W. Tang, W. Zhao, T. Qian, B. Zhao, Z. Lin, Y. Xin, "Learning-accelerated asynchronous decentralized optimization for integrated transmission and distribution systems over lossy networks", Sustainable Energy, Grids and Networks, Article Number: 100724, Sept. 2022 (doi: 10.1016/j.segan.2022.100724).

[11] H. Chen, L. Fu, R. Zhang, C. Lin, T. Jiang, X. Li, G. Li, "Local energy market clearing of integrated ADN and district heating network coordinated with transmission system", International Journal of Electrical Power and Energy Systems, Volume 125, Article Number: 106522, Feb. 2021 (doi: 10.1016/j.ijepes.2020.106522).

[12] Z. Li, Q. Guo, H. Sun, J. Wang, "Coordinated transmission and distribution AC optimal power flow", IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 9, no. 2, pp. 1228-1240, March. 2018 (doi: 10.1109/TSG.2016.2582221).

[13] C. Lin, W. Wu, M. Shahidehpour, Y. Guo, B. Wang, "A non-iterative decoupled solution of the coordinated robust OPF in transmission and distribution networks with variable generating units", IEEE Trans. on Sustainable Energy, vol. 11, no. 3, pp. 1579-1588, July. 2020 (doi: 10.1109/TSTE.2019.2931908).

[14] K. Tang, S. Dong, C. Zhu, Y. Song, "Affine arithmetic-based coordinated interval power flow of integrated transmission and distribution networks", IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 11, no. 5, pp. 4116-4132, Sept. 2020 (doi: 10.1109/TSG.2020.2991210).

[15] T. Zhao, A. Parisio, J. V. Milanović, "Distributed control of battery energy storage systems in distribution networks for voltage regulation at transmission–distribution network interconnection points", Control Engineering Practice, vol. 119, Article Number: 104988, Feb, 2022 (doi: 10.1016/j.conengprac.2021.104988).

[16] A. Nawaz, H. Wang, "Distributed stochastic security constrained unit commitment for coordinated operation of transmission and distribution system", CSEE Journal of Power and Energy Systems, vol. 7, no. 4, pp. 708-718, July. 2021 (doi: 10.17775/CSEEJPES.2020.02150).

[17] A. Olson, A. Mahone, E. Hart, J. Hargreaves, R. Jones, N. Schlag, G. Kwok, N. Ryan, R. Orans, R. Frowd, "Halfway there: can california achieve a 50% renewable grid?", IEEE Power and Energy Magazine, vol. 13, no. 4, pp. 41–52, Aug. 2015(doi: 10.1109/MPE.2015.2423211).

[18] H. Jokar, B. Bahmani-Firouzi, M. Simab, "Bilevel model for security-constrained and reliability transmission and distribution substation energy management considering large-scale energy storage and demand side management", Energy Reports, vol. 8, pp. 2617-2629, Nov. 2022 (doi: 10.1016/j.egyr.2022.01.137).

[19] Z. Li, H. Sun, Q. Guo, J. Wang, G. Liu, "Generalized master–slave-splitting method and application to transmission–distribution coordinated energy management", IEEE Trans. on Power Systems, vol. 34, no. 6, pp. 5169-5183, Nov. 2019 (doi: 10.1109/TPWRS.2018.2890169).

[20] Z. Li, Q. Guo, H. Sun, J. Wang, "A new LMP-sensitivity-based heterogeneous decomposition for transmission and distribution coordinated economic dispatch", IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 9, no. 2, pp. 931-941, March. 2018 (doi: 10.1109/TSG.2016.2571848).

[21] M. K. Arpanahi, M. E. H. Golshan, P. Siano, "A comprehensive and efficient decentralized framework for coordinated multiperiod economic dispatch of transmission and distribution systems", IEEE Systems Journal, vol. 15, no. 2, pp. 2583-2594, June. 2021 (doi: 10.1109/JSYST.2020.3009750).

[22] A. Hassan, Y. Dvorkin, "Energy storage siting and sizing in coordinated distribution and transmission systems", IEEE Trans. on Sustainable Energy, vol. 9, no. 4, pp. 1692-1701, Oct. 2018 (doi: 10.1109/TS­TE.2018.2809580).

[23] H. Haghighat, H. Karimianfard, B. Zeng, "Integrating energy management of autonomous smart grids in electricity market operation", IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 11, no. 5, pp. 4044-4055, Sept. 2020 (doi: 10.1109/TSG.2020.2992570).

[24] P. Sheikhahmadi, S. Bahramara, A. Mazza, G. Chiccoc, J. P.S.Catalão, "Bi-level optimization model for the coordination between transmission and distribution systems interacting with local energy markets", International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 124, Article Number: 106392, Jan. 2021 (doi: 10.1016/j.ijepes.2020.106392).

[25] M. R. RaeisiNiaa, S. Javadi, M. R. Jokar, S. A. Nejati, "Flexibility pricing in the active distribution network including renewable and flexibility sources as a bi-level optimization model", Sustainable Energy Techn­ologies and Assessments, vol. 52, Article Number: 101947, Aug. 2022 (doi: 10.1016/j.seta­.202­1.1­01947).

[26] A. Sinha, P. Malo, K. Deb, "Evolutionary algorithm for bilevel optimization using approximations of the lower level optimal solution mapping", European Journal of Operational Research, vol. 257, Issue 2, pp. 395-411, Aug. 2017 (doi: 10.1016/j.ejor.2016.08.027).

[27] M. Saeedirad, E. Rokrok, M. Joorabian, "Technical and economic management of energy distribu­tion to reduce charging costs and reduction", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 14, no. 54, pp. 59-74, Sept. 2023 (in Persian). (dor 20.1001.1.23223871.1402.14.54.4.0).

[28] S.A. Alavi-Matin, P. Radmehr, A. Ahmarinejad, S.A. Mansouri, "Distribution systems energy management in the presence of smart homes, renewable energy resources and demand response programs by considering uncertainties", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 14, no. 53, pp. 79-98, June 2023 (in Persian) (dor: 20.1001.1.23223871.1402.14.53.5.9).

[29] M. Doostizadeh, H. Jalili, A. Babaei, "A decentralized framework to improve resilience in microgrids based on peer to peer transactions, considering independence and privacy", Journal of Intelligent Procedures in Electrical Technology, vol. 15, no. 57, pp. 31-50, Dec. 2024 (in Persian).