درشکل (۳-۸) ارتباط بین فناوری خودرو- به- شبکه وشبکه‌ی قدرت نشان داده شده است. انرژی الکتریکی می‌تواند به‌صورت دوطرفه، از شبکه به خودروها و از خودروها به شبکه در گردش باشد. بهره‌بردارشبکه (دراینجا بهره‌بردار مستقل شبکه) می‌تواند سیگنال‌های زمان- واقعی را به تک‌تک خودروهای برق­ده پارک شده و یا اپراتوری که مسؤولیت کنترل خودروها (به‌صورت مجتمع) را برعهده دارد، ارسال کند [۴۵].
شکل (۳-۸)- شکل شماتیکی ارتباط مخابراتی بین خودروی برقده وشبکه‌ی قدرت
بنابراین ارتباط مخابراتی بین خودروهای برق ده با شبکه قدرت، می‌تواند خودروهایی با قابلیت اتصال به شبکه را تبدیل به تنظیم‌کننده نماید. اگرخودروهای برق ده بخواهند برحسب نیاز شبکه رفتارنمایند،آنگاه در ساعاتیکه بار شبکه کم است شارژ شده و هنگامی‌که شبکه نیاز به انرژی دارد دشارژ می‌گردند. به‌این‌ترتیب خودروهای برق ده به کمک فناوری خودرو- به- شبکه تبدیل به منابع ذخیره‌ساز انرژی شده‌اند که قابلیت جابه‌جایی در شبکه‌ی قدرت را دارا می‌باشند.

در حالتی که خودروهای برق ده بخواهند بر اساس تغییر قیمت عمل کنند، باید در زمان‌هایی که قیمت برق پایین است باتری‌ها شارژ شده و انرژی را ذخیره نمایند و در ساعاتی که قیمت برق بالا است به شبکه انرژی بفروشند.
علاوه بر این خودروهای برق ده می­توانند به‌صورت یکپارچه با منابع تجدید پذیر بهره ­برداری شوند. درنتیجه، فناوری خودرو- به- شبکه می‌تواند انعطاف‌پذیری شبکه را بالا برده واستفاده از منابع تجدید پذیرمانندانرژی باد و انرژی خورشیدی را افزایش دهد. در این پایان نامه از این خصوصیت نیز استفاده شده و تأثیر این خودروها برافزایش ضریب ظرفیت منابع مدل­سازی گردیده است.
ازآنجایی‌که تولید این منابع به‌طور ذاتی قابل پیش‌بینی نیست و همراه با نوسان بسیار همراه است، حضور خودروهای الکتریکی با قابلیت اتصال به شبکه سبب بهبود بهره‌برداری از منابع تولید انرژی الکتریکی تجدیدپذیرخواهدشد. بدین ترتیب می‌توان با بهره گرفتن از ویژگی‌های خودرو به شبکه، نوسانات تولید ناشی از طبیعت تصادفی انرژی‌های تجدید پذیررا کاهش داد [۴۵ و ۱۶ و ۱۷].
۳-۹-۳-جایگاه فناوری خودرو- به- شبکه در سیستم قدرت
تاکنون مقالات بسیاری تأثیر فناوری خودرو- به- شبکه و خودروهای برق ده ر ابرشبکه‌ی قدرت بررسی نموده‌اند. می‌توان این مقالات را از دو دیدگاه،بازار و بهره‌برداری مورد بررسی قرار داد. مرجع [۴۵]،خودروهای برق ده را برای تأمین بار پایه مناسب ندانسته، چون به ‌طور معمول بار پایه توسط نیروگاه‌های بزرگ هسته‌ای یازغال‌سنگ و با هزینه‌های کم‌ترتأمین می‌گردد.
ازطرف دیگرخودروهای برق ده را برای حضور در بازارهای رزرو چرخان، خدمات جانبی و تنظیم مناسب دانسته است. برای کنترل بهینه‌ی خودروهای برق ده برای اتصال به شبکه‌ی قدرت، مرجع [۴۸] پیشنهادتجمیع کننده برای فناوری خودرو- به- شبکه را برای شرکت در بازار تنظیم داده است. خودروهای برق ده علاوه برهزینه‌ی پرداختی به ‌منظور شارژ نمودن باتری‌هایشان، با شرکت در بازار تنظیم می‌توانند با تنظیم فرکانس، درآمد تجمیع کننده را بیشینه نمایند.
توجه به این موضوع که خودروهای برق ده ذاتاً دارای منابع ذخیره‌سازی برای رانندگی در مسافتی معین هستند باعث گردیده تا فناوری خودرو- به- شبکه برای شرکت در بازار بار پیک مناسب تشخیص داده شوند، همچنین با افزایش حضور منابع تجدید پذیر درآینده برای پشتیبانی از این منابع خودروهای برق ده نقش به سزایی خواهند داشت [۴۹].
در مرجع [۵۰] اشاره‌شده است که ارتباط یک‌طرفه‌ی فناوری خودرو- به- شبکه از طرف مصرف‌کننده بیشترمورد استقبال قرارخواهدگرفت و با به ‌کاربردن تجمیع کننده برای کنترل مقدار شارژ باتری خودرو و قیمت برق در شبکه، الگورِیتم شارژ هوشمندی را پیشنهاد کرده است،که برای مصرف‌کننده، تجمیع کننده و همچنین شبکه‌ی قدرت سودمند می‌باشد.
همچنین فناوری مورد بحث برای مصرف‌کننده با شارژ بیشینه‌ی باتری‌ها با کمترین هزینه، برای تجمیع کننده حداکثر سود و برای شبکه‌ی قدرت افزایش انعطاف‌پذیری درحضور با منابع انرژی تجدید پذیر را به همراه خواهدداشت.
۳-۱۰- مرور ادبیات مسئله برنامه­ ریزی بهره ­برداری از منابع تولید پراکنده، ذخیره­سازها و راه­کارهای مدیریت مصرف
در این پایان نامه مسئله برنامه­ ریزی بهره ­برداری منابع بادی، خودروهای برق ده قابل اتصال به شبکه و راه­کارهای مدیریت مصرف در محیط رقابتی صورت گرفته است. مطالعه صورت گرفته از دیدگاه بهره ­برداری سیستم قدرت می­باشد. ازآنجایی‌که مسئله در محیط رقابتی تحلیل شده است، لذا عدم قطعیت استراتژیک بین این بازیگران به‌عنوان یکی از مهم­ترین مسائل مطرح می­باشد.
برای مدل­سازی این مسئله از تئوری بازی استفاده شده است که در فصل بعد به‌تفصیل درباره آن صحبت شده است. در این قسمت از پایان نامه به مروری بر مهم­ترین کارهای صورت گرفته که به پایان نامه مربوط می­باشد پرداخته شده است.
در [۴] روشی برای ارزیابی اقتصادی بر روی یک هاب انرژی^[۵۹] صورت گرفته است. منظور از هاب انرژی یعنی در نظر گرفتن صورت­های مختلف انرژی از قبیل برق، گاز و سوخت فسیلی کنار یکدیگر. درزمینهٔ انرژی الکتریکی نیز در این مرجع از منابع CHP^[60] و نیروگاه­های حرارتی استفاده شده است. علاوه بر این برنامه­­های مدیریت مصرف نیز مورد مطالعه واقع شده است. اجرای راه­کار مدیریت مصرف باعث افزایش انعطاف­پذیری هاب انرژی شده است. نمونه ­ای از هاب انرژی در شکل (۳-۹) نشان داده شده است.
شکل (۳-۹): نمونه ­ای از هاب انرژی
در [۵] نیز برنامه ­های مدیریت مصرف در کنار منابع تولید پراکنده و باتری در نظر گرفته شده است. مطالعه صورت گرفته به صورت مطالعه روز پیش می­باشد. برای مدل­سازی عدم قطعیت استراتژیک نیز از تئوری بازی استفاده شده است. برای اندازه ­گیری اطلاعات مربوط به سمت مصرف و باتری‌ها نیز از میترهای هوشمند استفاده شده است. برای حل مسئله نیز از الگوریتم هوشمند توزیع شده استفاده شده است.
در [۶] نیز به این نکته اشاره شده است که در سیستم قدرت هوشمند آینده هم منابع تولید و هم منابع سمت مصرف در بهره ­برداری اقتصادی با در نظر گرفتن مسائل زیست­محیطی شبکه تأثیرگذار می­باشند و می­توانند در بازار عمده­فروشی شرکت کنند. این مسئله در شکل (۳-۱۰) نشان داده شده است. یکی از مسائل مهم قیمت دهی سمت مشترکین می­باشد. در این مرجع قیمت دهی مشترکین به منظور بهبود رفاه اجتماعی صورت گرفته است.
در این مطالعه فرض شده است که مشترکین به ابزار هوشمندی جهت کنترل مصرف انرژی مجهز می­باشند و از طریق سیستم مخابراتی ارتباط دوطرفه‌ای بین مشترکین و شرکت برق برقرار
می­باشد.
شکل (۳-۱۰): شرکت منابع سمت تولید و مصرف در بازار عمده‌فروشی برق
در مرجع [۷] به این نکته اشاره شده است که شرکت­های برق با مسائل سرمایه ­گذاری زیرساخت­ها و اهمیت مسائل زیست­محیطی آشنا شده ­اند. برای مقابله با این مسائل راه­کارهای مدیریت مصرف پیشنهاد شده ­اند؛ چراکه این راه­کارها می­توانند باعث بهبود بازدهی انرژی، قابلیت اطمینان و امنیت سیستم شده و هزینه مشتریان و شرکت­های برق را کاهش داده و خطرات زیست­محیطی را کاهش دهند. در این مرجع از تکنیک جابجایی بار استفاده شده است.
راه­کارهای مدیریت مصرف در ابتدا به شکل قراردادهایی بود که بین مشترک و شرکت برق بسته می­شد (شکل (۳-۱۱))؛ اما در [۸] مدیریت مصرف توزیع شده^[۶۱] بین مشترکین توسعه یافته است. چراکه با هوشمند شدن سیستم قدرت و ایجاد ارتباط­های دوطرفه میان مشتریان این قابلیت به وجود می ­آید که خود مشترکین با یکدیگر رقابت کنند (شکل (۳-۱۲)). درواقع بازیگران این مدل توسعه یافته مدیریت مصرف، خود مشترکین می­باشند.
عدم قطعیت استراتژیک بین بازیگران از طریق تئوری بازی مدل­سازی شده است. تابع هدف در نظر گرفته شده نیز کمینه کردن هزینه انرژی می­باشد. تعادل نش زمانی حاصل می­ شود که هر یک از مشترکین از تغییر مصرف انرژی خود، سودی نبرند؛ درواقع هرکدام از مشترکین که از بازار شناخت پیداکرده‌اند بهترین تصمیم خود را اتخاذ کرده ­اند. نتایج شبیه­سازی نشان می­دهد که نسبت پیک‌بار به میانگین بار در تعادل نش حاصل شده نیز کاهش یافته است.
شکل (۳-۱۱): استراتژی مدیریت سمت مصرف با تمرکز بر ارتباط بین شرکت برق و مشترک
شکل (۳-۱۲): استراتژی مدیریت سمت مصرف برای شبکه هوشمند باوجود ارتباط متقابل بین مشترکین
در [۹] نیز مدلی ارائه شده است که اندازه­ بهینه سیستم ذخیره­ساز انرژی را در یک ریز شبکه بر اساس معیار قابلیت اطمینان تعیین می­ کند. با افزایش ظرفیت ذخیره­سازها، هزینه سرمایه ­گذاری آن­ها نیز افزایش می­یابد؛ درحالی‌که هزینه بهره ­برداری از ریز شبکه‌ها کاهش پیدا می­ کند؛ بنابراین اندازه بهینه ذخیره­سازها زمانی حل می­ شود که تابع هدف هم شامل هزینه سرمایه ­گذاری ذخیره­سازها و هم هزینه بهره ­برداری از ریز شبکه باشد. این مسئله در شکل (۳-۱۳) نشان داده شده است.
با بهره گرفتن از ذخیره­سازها مشکل کاهش تولید که به‌واسطه خروج نیروگاه­های سنتی حاصل می­ شود کاهش پیدا کرده و مشکل مربوط به تولید تصادفی منابع بادی نیز کم می­ شود. در این حالت معیار قابلیت اطمینان نیز تأمین می­گردد.
شکل (۳-۱۳): تعیین اندازه بهینه سیستم ذخیره­ساز انرژی
در [۱۰] منابع تولید پراکنده، بارهای کنترل­پذیر و ذخیره­سازها به‌عنوان یک عامل در ریز شبکه هوشمند در نظر گرفته شده ­اند و ترکیب بهینه آن­ها از طریق نظریه مبتنی بر عامل­ها^[۶۲] مشخص شده است. ریز شبکه‌ها خود می­توانند به‌صورت متصل به شبکه سراسری و یا به صورت جزیره­ای کار کنند.در این مرجع چندین ریز شبکه کنار هم در نظر گرفته شده و برای تعیین ترکیب بهینه منابع هر یک از ریز شبکه­ ها از نظریه مبتنی بر عامل­ها استفاده شده است. این مسئله در شکل (۳-۱۴) نشان داده شده است.
شکل (۳-۱۴): ساختار مورداستفاده پیشنهادی مبتنی بر نظریه عامل­ها برای مدیریت منابع در چندین ریز شبکه
۳-۱۱- تفاوت کار انجام‌شده در این پایان نامه باکارهای گذشته
در این پایان نامه مسئله برنامه­ ریزی بهره ­برداری از منابع بادی، خودروهای برق ده قابل اتصال به شبکه و راه­کارهای مدیریت مصرف در محیط رقابتی صورت گرفته است. برای مدل­سازی عدم قطعیت استراتژیک بازیگران از تئوری بازی استفاده‌شده است. درصورتی‌که در کارهای قبلی عدم قطعیت استراتژیک بازیگران در سمت مصرف مدل­سازی شده بود.
علاوه بر این و با توجه به ماهیت تصادفی منابع بادی و همچنین عدم قطعیت بار، ذخیره­ساز انرژی به‌عنوان راه­کاری جهت افزایش انعطاف­پذیری منابع بادی و همچنین قابل‌کنترل بودن بار استفاده شده است که این مسئله به عنوان نوآوری دوم این پایان نامه مطرح می­باشد.
۳-۱۲-خلاصه و نتیجه ­گیری
در این فصل مسئله برنامه­ ریزی بهره ­برداری از منابع بادی، خودروهای برق ده قابل اتصال به شبکه و همچنین راه­کارهای مدیریت مصرف مورد مطالعه واقع شد. در این راستا ابتدا هر یک از این منابع و تأثیرات آن­ها در محیط رقابتی برق مورد مطالعه واقع شد؛ چرا که در این پایان نامه هدف برنامه­ ریزی بهره ­برداری در محیط رقابتی می­باشد.
بعد از انجام مطالعات و بررسی­ها، مروری جامع و کامل بر برنامه­ ریزی بهره ­برداری این منابع با تأکید بر راه­کارهای مدیریت مصرف صورت گرفت و تمایز کار این پایان نامه باکارهای قبلی نیز روشن گردید.
فصل چهارم
مدل­سازی برنامه­ ریزی بهره ­برداری با در نظر گرفتن منابع بادی، خودروهای برق ده و راه­کارهای مدیریت مصرف