طراحي چهارچوبي به‌منظور بهبود تاب‌آوري با در نظر گرفتن مشاركت مصرف‌كنندگان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

دكتري

افزايش نرخ و شدت وقوع حوادث سخت آب‌وهوايي در ساليان اخير، وابستگي روزافزون ساير زيرساخت‌ها به انرژي الكتريكي و خسارت‌هاي ناشي از حوادث فوق‌الذكر، اهميت مطالعات ارتقاي تاب‌آوري در سيستم‌هاي توزيع را نشان مي‌دهند. تاب‌آوري، ماهيتاً مقوله‌اي است كه از ديدگاه مصرف‌كنندگان ارزيابي مي‌شود. بنابراين، در نظر گرفتن نقش و انتظارات آن‌ها به‌ عنوان متقاضيان اصلي خدمت تاب‌آوري، مسئله‌اي حائز اهميت است. با اين توضيح، عدم مشاركت مصرف‌كنندگان، ناديده‌گرفتن يكي از اجزاي بسيار مهم در مطالعات ارتقاي تاب‌آوري خواهد بود. اين در حالي است كه در نظر گرفتن مشاركت مصرف‌كنندگان مي‌تواند به تصميمات اقتصادي مطلوبي منجر شود كه با ارتقاي تاب‌آوري نيز همراه است. در اين رساله، دو چهارچوب برنامه‌‌ريزي ارتقاي تاب‌آوري تصادفي تحت عنوان چهارچوب‌هاي يكپارچه و رهبر-پيرو پيشنهاد مي‌شوند. تنظيم‌كننده، بهره‌بردار سيستم توزيع و مصرف‌كنندگان، بازيگران اصلي چهارچوب‌هاي پيشنهادي هستند. تنظيم‌كننده به عنوان نهاد بالادستي، مقررات مناسب براي تنظيم‌گري عملكرد شركت توزيع را وضع مي‌نمايد. بهره‌بردار سيستم توزيع با تقويت زيرساخت‌هاي سيستم از طريق تقويت سكشن‌هاي توزيع و جايابي واحدهاي توليد پراكنده، پياده‌سازي اقدامات بهره‌برداري مناسب و فراهم‌آوردن زمينه مشاركت مصرف‌كنندگان، نقش خود را ايفا مي‌كند. براي مصرف‌كنندگان نيز سه گزينه دستيابي به سطح مطلوب تاب‌آوري با سرمايه‌گذاري در خودتوليدي، رضايت به تاب‌آوري فراهم‌شده توسط بهره‌بردار سيستم توزيع و پرداخت حق بيمه تاب‌آوري مربوطه و يا تركيبي از اين دو گزينه وجود دارد. چهارچوب يكپارچه پيشنهادي در چهار گام مختلف پياده‌سازي مي‌شود. نخست، سازوكار‌هاي تنظيم‌ مقررات با تعيين شاخص تاب‌آوري استاندارد در مسئله گام اول و همچنين سقف درآمد بهره‌بردار سيستم توزيع در مسئله گام دوم، توسط تنظيم‌كننده وضع مي‌شوند. در ادامه، تعامل بين بهره‌بردار سيستم توزيع و مصرف‌كنندگان با استفاده از مسئله بهينه‌سازي يكپارچه در گام سوم مدل‌سازي مي‌شود. در نهايت، منافع اقتصادي حاصل از پياده‌سازي اين چهارچوب، بين بهره‌بردار سيستم توزيع و مصرف‌كنندگان توجيه‌شده براي سرمايه‌گذاري در خودتوليدي توسط راهكار پيشنهادي مبتني بر تخمين مونت-كارلو در گام چهارم تخصيص مي‌يابد. در چهارچوب يكپارچه پيشنهادي، اهداف سراسري بازيگران بهينه مي‌شود. چنانچه، بهينه‌سازي جداگانه اهداف بهره‌بردار سيستم توزيع و مصرف‌كنندگان متمايل به سرمايه‌گذاري در خودتوليدي مورد نظر باشد، چهارچوب رهبر-پيرو پيشنهاد مي‌شود كه در سه گام مختلف قابل پياده‌سازي است. به طور مشخص، مسئله گام‌هاي اول و دوم با چهارچوب يكپارچه پيشنهادي يكسان است. در گام سوم، تعامل بين بهره‌بردار سيستم توزيع و مصرف‌كنندگان توسط يك مسئله بهينه‌سازي دوسطحي مدل‌سازي مي‌شود. در ضمن، مسئله بهينه‌سازي گام اول در هر دو چهارچوب، يك برنامه‌ريزي خطي بوده و مسئله‌هاي بهينه‌سازي متناظر با ساير گام‌ها، برنامه‌ريزي خطي آميخته با اعداد صحيح هستند. از آنجايي كه مسئله بهينه‌سازي دوسطحي در چهارچوب رهبر-پيرو دربرگيرنده متغيرهاي باينري در سطح پايين است، حل اين مسئله با روش‌هاي متداول موجود، ممكن نيست. به همين جهت، از روش فرمول‌بندي مجدد و جداسازي بر اساس C&CG استفاده مي‌شود. همچنين، براي مدل‌سازي منابع عدم قطعيت در چهارچوب‌هاي مذكور شامل اثرات مكاني-زماني حادثه سخت بر سيستم توزيع، بازه زماني تعميرات سكشن‌هاي توزيع و بار مصرف‌كنندگان از رويكرد سناريومحور استفاده شده‌است. در پايان، براي ارزيابي عملكرد چهارچوب‌هاي پيشنهادي در سيستم توزيع IEEE 33 باس از موارد مطالعاتي مختلفي استفاده مي‌شود كه گردباد در آن به عنوان حادثه سخت آب‌وهوايي انتخاب شده‌است. نتايج مطالعات اين رساله حاكي از آن است كه با پياده‌سازي چهارچوب‌هاي پيشنهادي، نه‌تنها امكان ارتقاي تاب‌آوري فراهم مي‌شود، بلكه منافع اقتصادي نيز براي بهره‌بردار سيستم توزيع و مصرف‌كنندگان توجيه‌شده براي سرمايه‌گذاري در خودتوليدي ايجاد خواهد شد.

234551

قدرت

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان