مدل¬سازی سیستم¬های ذخیره¬کننده انرژی در ریزشبکه¬ها با هدف کاهش هزینه و آلاینده¬های زیست محیطی
الموضوعات :
مهدی متوسل
1
(استادیار، گروه مهندسی برق،واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران)
الکلمات المفتاحية: ریزشبکه, ذخیره کننده انرژی, هزینه, آلاینده زیست محیطی,
ملخص المقالة :
در این مقاله به منظور بهبود عملکرد یک ریزشبکه، یک مدل کامل و عملی برای ذخیره¬کننده های انرژی الکتریکی ارائه گردیده است. به¬منظور بهینه کردن انرژی در ریزشبکه، یک تابع هدف دو منظوره در نظر گرفته شده که هدف اصلی این تابع آن است که با در نظر گرفتن عدم قطعیت موجود در ریزشبکه، به حداقل کردن همزمان هزینه¬های کل بهره¬برداری و آلاینده¬های زیست محیطی بپردازد. در قسمت بهینه¬سازی، با توجه به فضای جستجوی بزرگ مسئله فوق و همچنین غیرخطی بودن آن، از الگوریتم پیشنهادی بهبود یافته ازدحام ذرات استفاده شده است. مقایسه جواب¬های به-دست آمده از طریق الگوریتم بهینه¬سازی فوق با سایر الگوریتم¬های بهینه¬سازی نشان می¬دهد که الگوریتم فوق کاراتر بوده و دارای سرعت و دقت بالاتری می¬باشد. در نهایت، الگوریتم پیشنهادی جهت مدیریت انرژی الکتریکی کل ریزشبکه، نقاط کار کلیه منابع تولید پراکنده، نحوه شارژ و دشارژ ذخیره¬کننده¬های انرژی الکتریکی و همچنین میزان توان الکتریکی مبادلاتی با شبکه بالادست را در شرایطی که کل هزینه¬های بهره¬برداری و آلودگی¬های زیست محیطی تولیدی به¬طور همزمان حداقل گردد، بهینه می¬نماید.
[1] G. Melath, S. Rangarajan and V. Agarwal, "Comprehensive power management scheme for the intelligent operation of photovoltaic-battery based hybrid microgrid system", IET Renew. Power Gener., vol. 14, no. 1, pp. 1688-1698, 2020#
[2] Z. Yi, W. Dong and A. H. Etemadi, "A unified control and power management scheme for PV-battery-based hybrid microgrids for both grid-connected and islanded modes", IEEE Trans. Smart Grid, vol. 9, no. 6, pp. 5975-5985, Nov. 2018.#
[3] S. Sen and V. Kumar, "Simplified modeling and HIL validation of solar PVs and storage-based islanded microgrid with generation uncertainties", IEEE Syst. J., vol. 14, no. 2, pp. 2653-2664, Jun. 2020.#
[4] X. Zhang, B. Wang, U. Manandhar, H. Beng Gooi and G. Foo, "A model predictive current controlled bidirectional three-level DC/DC converter for hybrid energy storage system in DC microgrids", IEEE Trans. Power Electron., vol. 34, no. 5, pp. 4025-4030, May 2019.#
[5] B. R. Ravada and N. R. Tummuru, "Control of a supercapacitor-battery-PV based stand-alone DC-microgrid", IEEE Trans. Energy Convers., vol. 35, no. 3, pp. 1268-1277, Sep. 2020.#
[6] . Shan, J. Hu, K. W. Chan, Q. Fu and J. M. Guerrero, "Model predictive control of bidirectional DC–DC converters and AC/DC interlinking converters—A new control method for PV-Wind-Battery microgrids", IEEE Trans. Sustain. Energy, vol. 10, no. 4, pp. 1823-1833, Oct. 2019.#
[7] O. Wallscheid and E.F.B. Ngoumtsa, "Investigation of disturbance observers for model predictive current control in electric drives", IEEE Trans. Power Electron., vol. 35, no. 12, pp. 13 563–13 572, Dec. 2020.#
[8] J. Guo, "Robust tracking control of variable stiffness joint based on feedback linearization and disturbance observer with estimation error compensation", IEEE Access, vol. 8, pp. 173 732–173 754, 2020.#
[9] H. Bakhshi Yamchi, H. Shahsavari, N. T. Kalantari, A. Safari and M. Farrokhifar, "A cost-efficient application of different battery energy storage technologies in microgrids considering load uncertainty", J. Energy Storage, vol. 22, pp. 17-26, Apr. 2019.#
[10] M. Faisal, M. A. Hannan, P. J. Ker, M. S. A. Rahman, R. A. Begum and T. M. I. Mahlia, "Particle swarm optimised fuzzy controller for charging–discharging and scheduling of battery energy storage system in MG applications", Energy Rep., vol. 6, pp. 215-228, Dec. 2020.#
[11] M. S. Reza, M. Mannan, S. B. Wali, M. A. Hannan, K. P. Jern, S. A. Rahman, et al., "Energy storage integration towards achieving grid decarbonization: A bibliometric analysis and future directions", J. Energy Storage, vol. 41, Sep. 2021.#
[12] E. Borri, A. Tafone, G. Zsembinszki, G. Comodi, A. Romagnoli and L. F. Cabeza, "Recent trends on liquid air energy storage: A bibliometric analysis", Appl. Sci., vol. 10, no. 8, pp. 2773, Apr. 2020.#
[13] S. B. Wali, M. A. Hannan, M. S. Reza, P. J. Ker, R. A. Begum, M. S. A. Rahman, et al., "Battery storage systems integrated renewable energy sources: A biblio metric analysis towards future directions", J. Energy Storage, vol. 35, Mar. 2021.#
[14] A. Q. Al-Shetwi, M. A. Hannan, K. P. Jern, M. Mansur and T. M. I. Mahlia, "Grid-connected renewable energy sources: Review of the recent integration requirements and control methods", J. Cleaner Prod., vol. 253, Apr. 2020.#
[15] M. A. Hannan, M. Faisal, P. Jern Ker, R. A. Begum, Z. Y. Dong and C. Zhang, "Review of optimal methods and algorithms for sizing energy storage systems to achieve decarbonization in microgrid applications", Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 131, Oct. 2020.#
[16] V. V. S. N. Murty and A. Kumar, "Multi-objective energy management in microgrids with hybrid energy sources and battery energy storage systems", Protection Control Mod. Power Syst., vol. 5, no. 1, pp. 1-20, 2020.#
[17] X. Wu, S. Qi, Z. Wang, C. Duan, X. Wang and F. Li, "Optimal scheduling for microgrids with hydrogen fueling stations considering uncertainty using data-driven approach", Appl. Energy, vol. 253, Nov. 2019.#
[18] A. Mansour-Saatloo et al., "Multi-objective IGDT-based scheduling of low-carbon multi-energy microgrids integrated with hydrogen refueling stations and electric vehicle parking lots", Sustain. Cities Soc., vol. 74, Nov. 2021.#
[19] T. Ding, M. Qu, C. Huang, Z. Wang, P. Du and M. Shahidehpour, "Multi-period active distribution network planning using multi-stage stochastic programming and nested decomposition by SDDIP", IEEE Trans. Power Syst., vol. 36, no. 3, pp. 2281-2292, May 2021.#
[20] X. Cao, X. Sun, Z. Xu, B. Zeng and X. Guan, "Hydrogen-based networked microgrids planning through two-stage stochastic programming with mixed-integer conic recourse", IEEE Trans. Autom. Sci. Eng., vol. 19, no. 4, pp. 3672-3685, Oct. 2022.#
[21] Y. Liu, R. Sioshansi and A. J. Conejo, "Multistage stochastic investment planning with multiscale representation of uncertainties and decisions", IEEE Trans. Power Syst., vol. 33, no. 1, pp. 781-791, Jan. 2018.#
