توضیحات
پروژه شبیه سازی بهینه سازی متلب سیستم مدیریت انرژی ریزشبکه
امروزه یکی از اهداف اصلی پیاده سازی یک شبکه هوشمند، ارائه سیستم مدیریت انرژی(EMS) برای ریزشبکه با لحاظ نمودن عملکرد بهینه هر یک از منابع تولید موجود در آن و با هدف مدیریت بهتر تقاضای بار تحت شرایط مختلف می باشد. از آنجا که مدل در نظر گرفته شده برای ریز شبکه ها ماهیتی غیرخطی و گسسته دارد، لذا ارائه الگوریتم های بهینه سازی به منظور یافتن بهترین راه حل ممکن برای توزیع اقتصادی توان، بخش عمده ای از مطالعات لحاظ شده در این سیستم ها می باشد. در ریزشبکه متصل به شبکه، نوسان های تقاضای بار منجر به مشکلات ناشی از تغییرات فرکانس و توان راکتیو می شود. به دلیل وجود منابع قابل کنترل ، توان تولیدی متناسب با میزان تقاضای بار می تواند کاهش یا افزایش یابد. در ریز شبکه های مستقل از شبکه که دارای منابع تجدیدپذیر می باشند، با توجه به متغیرهای تأثیرگذار محیطی، در بیشتر بازه های زمانی توان خروجی آنها به طور نوسانی در حال تغییر خواهد بود. بنابراین، تغییرات توان تولیدی و تعادل در عرضه و تقاضا یک مسئله چالش برانگیز در سیستم های بر پایه تولیدهای پراکنده محسوب می شود. برای ریزشبکه ها دارای یک ساختار کنترلی با مدیریت مرکزی و یا توزیع شده در سطح ولتاژ توزیع می باشند.
این سیستم ها، قابلیت عملکرد در هر دو حالت اتصال به شبکه و مستقل از شبکه را دارا می باشند. بمنظور دستیابی به قابلیت های ریز شبکه ها از قبیل افزایش قابلیت اطمینان، بهبود کیفیت توان، کاهش هزینه عرضه انرژی و کاهش تولید گازهای گلخانه ای، ارائه سیستم مدیریت انرژی(Energy Management System – EMS) با درنظرگرفتن عملکرد بهینه هر یک از منابع تولید موجود در ریزشبکه و شبکه سراسری و با هدف مدیریت بهتر تقاضای بار تحت شرایط مختلف حائز اهمیت می باشد. اما این سیستم ها زمانی که تقاضا از ماکزیمم ظرفیت در دسترس بیشتر باشد، برای تأمین تقاضا با شکست مواجه می شوند. تحت چنین شرایطی، بکارگیری سیستم های پشتیبان نظیر دیزل ژنراتورها، سیستم های ذخیره سازی انرژی و یا بکار گیری مدیریت سمت تقاضا گزینه هایی هستند که به کاهش عدم تطابق عرضه و تقاضا کمک قابل ملاحظه ای می نمایند. با توجه به بالا بودن هزینه تجهیزات سیستم ذخیره سازی انرژی، ترکیب این سیستم و مدیریت سمت تقاضا مورد توجه قرار گرفته و متعاقبا این عمل قابلیت اعتماد بیشتری را برای سیستم به ارمغان خواهد آورد. یکیاز اهداف برنامه مدیریت سمت تقاضا، حداقل نمودن عدم تطابق عرضه و تقاضا در طول اوج مصرف با اصلاح منحنی بار سیستم می باشد. از آنجا که مدل ریزشبکه ماهیتی غیرخطی و گسسته دارد؛ لذا ارائه الگوریتم بهینه سازی بمنظور یافتن بهترین راه حل ممکن، بخش عمده ای از مطالعات صورت گرفته در این سیستم ها می باشد. هدف از ارائه الگوریتم های بهینه سازی، بهینه نمودن عملیات زمان بندی منابع موجود در ریزشبکه های متصل به شبکه، به همراه لحاظ نمودن حداقل هزینه کلی تولید و نیز کاهش قیمت برق مصرفی برای مصرف کنندگان در هر بازه زمانی مورد مطالعه می باشد.
ساختارهای مختلفی برایEMS با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی مختلف و پیکربندی های مختلفی برای ریزشبکه ها، در مراجع ارائه شده است که هدف برخی بهینه سازی عملکرد کار کرد هر یک از منابع موجود در سیستم ریز شبکه با هدف به حداقل رساندن هزینه های بهره برداری سیستم می باشد.
در این پروژه طراحی سیستم مدیریت انرژی(EMS) ریزشبکه با استفاده از روش های مبتنی بر بهینه سازی انجام شده است.
سیستم مدیریت انرژی ریزشبکه(Microgrid EMS)
در این پروژه هزینه توان از شبکه در حین تامین بار با توان از فتوولتائیک(PV)، باتری و شبکه کمینه می شود.
متغیرهای تصمیم گیری:
PgridV
PbattV
EbattV
کمینه سازی هزینه برق از شبکه:
prob.Objective = dt*Cost’*PgridV – FinalWeight*EbattV(N);
تامین بار توان با توان از پنل خورشیدی، شبکه، و باتری:
موازنه بار:
Ppv + PgridV + PbattV = Pload
کنترل EMS مبتنی بر الگوریتم های ابتکاری
کنترل EMSمبتنی بر بهینه سازی
پارامترهای ریزشبکه:
panelArea = 2500; سطح آرایه خورشیدی [m^2]
panelEff = 0.3; راندمان آرایه خورشیدی
loadBase = 350e3; بار پایه ریزشبکه [W]
attCap = 2500; ظرفیت اسمی ذخیره ساز انرژی [kWh]
batteryMinMax.Pmin = -400e3; باتری ماکزیمم نرخ دشارژ [W]
batteryMinMax.Pmax = 400e3; ماکزیمم نرخ شارژ باتری [W]
