مدیریت بی درنگ ذخیره انرژی برای تجمیع انرژی های تجدیدپذیر در ریزشبکه
چکیده
ریزشبکه‌ها با قابلیت تجمیع ژنراتورهای تجدیدپذیر توزیع‌شده و سیستم‌های ذخیره راه‌حلی کلیدی برای شبکه‌های هوشمند آینده به شمار می‌روند که می‌توانند به صورت کارآمد، نیاز محلی را برآورده کنند. با این حال، به علت مشخصات تصادفی و متناول انرژی تجدیدپذیر، چالش‌های جدیدی پیش روی عملکرد ریزشبکه‌ها به صورت قابل اطمینان قرار می‌گیرد. برای حل این موضوع، در این مقاله، مطالعه‌ای روی مدیریت بی‌درنگ انرژی برای یک سیستم ریزشبکه انجام داده‌ایم، که از یک سیستم تولید تجدیدپذیر، یک سیستم ذخیره انرژی و یک بار جمع‌شده تشکیل می‌شود. میزان انحراف انرژی تجدیدپذیر را با بار در طول زمان، با عنوان پروفایل انرژی کل مدل کرده‌ایم که به صورت عملی قابل پیشبینی بوده ولی دارای خطای محدودی است که به صورت اختیاری قابل توزیع است هدف ما حداقل ساختن هزینه کل انرژی (که به صورت جمع توابع موکدا محدب و متغیر با زمان مدل می‌شود) است که به صورت معمول از یک شبکه اصلی در طول یک افق محدود گرفته می‌شود، و این کار با استفاده از بهینه‌سازی توأم انرژی شارژشده/ دشارژ شده به/ از سیستم ذخیره انرژی در طول زمان، نسبت به بار عملی و محدودیات ذخیره‌سازی انجام خواهد شد. ما برای حل بی‌درنگ این مسئله، یک رویکرد بهینه‌سازی آفلاین برای طراحی الگوریتم آنلاین پیشنهاد کرده‌ایم. در این رویکرد، ابتدا فرض می‌شود که پروفایل انرژی کل برای مدت زمان مشخصی در آینده کاملا پیشبینی شده‌باشد که با استفاده از آن، راه‌حل بهینه برنامه‌ریزی آفلاین انرژی به صورت بسته به دست می‌آید. سپس با الهام از راه‌حل بهینه آفلاین، الگوریتمی آنلاین، مبتنی بر پنجره لغزان پیشنهاد شده تا بتوان به صورت بی‌درنگ، انرژی را در یک مجموعه عملی از پروفایل انرژی کل آلوده به نویز با خطای دلخوه مدیریت کرد. نهایتا با انجام شبیه‌سازی‌هایی روی داده واقعی تولید بادی از سیستم برق ایرلند برای ارزیابی عملکرد الگوریتم خود استفاده کرده و با سایر الگوریتم‌های ابتکاری مانند راه‌حل مرسوم مبتنی بر برنامه‌نویسی دینامیک مقایسه کرده‌ایم.
مقدمه
تولید انرژی تجدید پذیر به صورت توزیع‌شده (مثل بادی و خورشیدی) به عنوان راه‌حلی سازگار با طبیعت و مقرون به صرفه برای شبکه‌های هوشمند در آینده به شمار می‌روند، چرا که هم از انتشار کربن دی اکسید توسط روش‌های مرسوم مبتنی بر سوخت‌های فسیلی جلوگیری می‌کنند و هم تلفات انتقال انرژی از محل ژنراتور تا بارهای دوردست وجود ندارد. برای تجمیع انرژی تجدیدپذیر به صورت کارآمد در شبکه، مفهوم ریزشبکه بسیار جالب توجه بوده‌است. با تجمیع و کنترل گروهی از ژنراتورهای تجدیدپذیر توزیع‌شده و سیستم‌های ذخیره انرژی، هر ریزشبکه برق مورد نیاز کاربران محلی در یک ناحیه جغرافیایی کوچک را به صورت مقرون به صرفه تر تامین می‌کند. در عمل ریزشبکه‌ها می‌توانند هم به صورت متصل به شبکه اصلی و هم مستقل، در حالت جزیره‌ای [1]، بسته به ظرفیت تولید تجدیدپذیر و تقاضای بار مورد بهره‌برداری قرار گیرند.
Abstract
Microgrid is a key enabling solution to future smart grids by integrating distributed renewable generators and storage systems to efficiently serve the local demand. However, due to the random and intermittent characteristics of renewable energy, new challenges arise for the reliable operation of microgrids. To address this issue, we study in this paper the real-time energy management for a single microgrid system that constitutes a renewable generation system, an energy storage system, and an aggregated load. We model the renewable energy offset by the load over time, termed net energy profile, to be practically predictable, but with finite errors that can be arbitrarily distributed. We aim to minimize the total energy cost (modeled as sum of time-varying strictly convex functions) of the conventional energy drawn from the main grid over a finite horizon by jointly optimizing the energy charged/discharged to/from the storage system over time subject to practical load and storage constraints. To solve this problem in real time, we propose a new off-line optimization approach to devise the online algorithm. In this approach, we first assume that the net energy profile is perfectly predicted or known ahead of time, under which we derive the optimal off-line energy scheduling solution in closedform. Next, inspired by the optimal off-line solution, we propose a sliding-window based online algorithm for real-time energy management under the practical setup of noisy predicted net energy profile with arbitrary errors. Finally, we conduct simulations based on the real wind generation data of the Ireland power system to evaluate the performance of our proposed algorithm, as compared with other heuristically designed algorithms, as well as the conventional dynamic programming based solution.
I. INTRODUCTION
DISTRIBUTED renewable energy generations (such as wind and solar) have been recognized as an environmentally and economically beneficial solution for future smart grids by greatly reducing both the carbon dioxide emissions of conventional fossil fuel based generation, and the energy transmission losses from generators to far apart loads. In order to efficiently integrate renewable energy to the gird, the concept of microgrids has drawn significant interests. By integrating and controlling a networked group of distributed renewable generators and storage systems, each microgrid supplies power to local users in a small geographical area more cost-effectively. In practice, microgrids can operate either with connection to the main grid or independently in an islanded mode [1], depending on their renewable generation capacity and load demand.
چکیده
مقدمه
مدل سیستم و شرح مسئله
بهینه‌سازی آفلاین
الگوریتم آنلاین مبتنی بر پنجره لغزان
سایر الگوریتم‌های آنلاین
نتایج شبیه‌سازی
نتیجه‌گیری
Abstrac
I. INTRODUCTION
II. SYSTEM MODEL AND PROBLEM FORMULATION
III. OFF-LINE OPTIMIZATION
IV. SLIDING-WINDOW BASED ONLINE ALGORITHM
V. ALTERNATIVE ONLINE ALGORITHMS
VI. SIMULATION RESULTS
VII. CONCLUSION
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه