پایان نامه ارشد کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت:کلیدزنی بهینۀ انتقال با بهره گرفتن از مدل های تعادل در بازارهای برق

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش قدرت

با عنوان :کلیدزنی بهینۀ انتقال با بهره گرفتن از مدل های تعادل در بازارهای برق

کلیدزنی بهینۀ انتقال با بهره گرفتن از مدل­های تعادل در بازارهای برق

پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی برق – قدر

استاد راهنما

دکتر محمد امین لطیفی

بهار 1394

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

فهرست مطالب

عنـــوان                                                             صفحه

فهرست مطالب…………………………………….. هشت

فهرست شکل‌ها…………………………………… یازده

فهرست جدول‌ها………………………………….. سیزده

لیست نمادها………………………………….. چهارده

چکیده……………………………………………. 1

فصل اول: مقدمه

1-1-……………………………………………………………………………………………………… پیشگفتار 2

1-2-…………………………………………………………………………………………….. پیشینه تحقیق 3

1-2-1-………………………… کلیدزنی انتقال در دیدگاه سنتی بهره‌برداری 3

1-2-2-…………………………………………………………………… کلیدزنی بهینه انتقال 4

1-2-3-…………………………… تأثیر ساختار سیستم انتقال بر قدرت بازار 6

1-3-…………………………… مدل‌سازی رفتار بازار برق در شرایط رقابت ناقص 8

1-4-……………………………………………………………………………. تعریف مسأله و نوآوری 12

1-5-……………………………………………………………………………………. ساختار پایان‌نامه 14

فصل دوم: بررسی اثر کلیدزنی انتقال بر قدرت بازار

2-1-……………………………………………………………………………………………………… پیشگفتار 15

2-2-……………………………………………………………………………………………….. مثال روشنگر 15

2-3-…………………………………………………………………………………………. مرز رقابت (CB) 17

2-4-………………………………………………….. مسأله CB با در نظر گرفتن TS (ECB) 19

2-5-…………………………………………………………… تبدیل مسأله ECB به مسأله MILP 20

2-6-…………………………………………………………………………………………….. مطالعات عددی 23

2-6-1-………………………………………………………………. معرفی شبکه تست IEEE-14 Bus 23

2-6-2- نتایج عددی حاصل از شبیه‌سازی‌ها بر روی شبکه تست IEEE-14 Bus 25

2-6-3-…………………………………………………………….. معرفی شبکه تست IEEE-118 Bus 35

2-6-4-………………………. نتایج شبیه‌سازی‌ها بر روی شبکه تست IEEE-118 Bus 35

2-6-5-.. تحلیل حساسیت نتایج به پارامترهای خطی‌سازی و مدل مسأله 41

2-7-……………………………………………………………………………… جمع‌بندی و نتیجه‌گیری 44

فصل سوم: کلیدزنی دوره‌ای بهینه انتقال با در نظر گرفتن تعادل در بازار برق

3-1-……………………………………………………………………………………………………… پیشگفتار 46

3-2-…………………………………………………………….. کلیدزنی دوره‌ای بهینه انتقال 47

3-3- مفروضات مسأله کلیدزنی دوره‌ای بهینه انتقال با در نظرگرفتن تعادل در بازار برق (MESOTS) 47

3-4-…………………………………………………………………….. مدل سه سطحی مسأله MESOTS 48

3-4-1- سطح اول: تصمیم به خروج خط با هدف حداقل‌سازی هزینه بهره‌برداری کل دوره 49

3-4-2-………………………………………….. سطح دوم: حداکثرسازی سود بازیگران 50

3-4-3-………………………………………………………. سطح سوم: مسأله تسویه بازار 50

3-5-……………………………………….. یکپارچه‌سازی سطح دوم و سوم مسأله MESOTS 52

3-6-………………………………. مدل‌سازی تعادل بازار در هر روز به صورت EPEC 56

3-7-……………………………………………………………………………… مسأله یکپارچه MESOTS 64

3-8-…………………………………………………….. تبدیل مسأله MESOTS به مسأله MILP 68

3-9-…………………………………………………………………………………………….. مطالعات عددی 77

3-9-1-…………………………………………………………………. معرفی شبکه تست سه شین 77

3-9-2-…………………………………………………………………… تحلیل شبکه در یک روز 79

3-9-3-…….. حساسیت تعادل بازار به پارامتر در تعادل یک روز 81

3-9-4-          MESOTS برای شبکه سه شین 87

3-10-………………………………………………………………………….. جمع بندی و نتیجه‌گیری 99

فصل چهارم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات

4-1-………………………………………………………………………………………….. جمع‌بندی مطالب 101

4-2-…………………………………………………………………………………………………… نتیجه‌گیری 103

4-3-……………………………………………………………………………………………………. پیشنهادات 104

پیوست(الف): معرفی شاخص‌های قدرت بازار 105

پیوست (ب): مسائل بهینه‌سازی چندسطحی و مدل‌های تعادل 107

ب-1-  مسأله بهینه‌سازی مقید به مسائل بهینه‌سازی دیگر (OPcOP) 107

ب-2-  شرایط بهینگی KKT 110

ب-3-  تبدیل مسأله OPcOP با دو مسأله سطح پایین به مسأله تک سطحی 111

ب-4-  مسأله بهینه‌سازی مقید به مسائل بهینه‌سازی خطی (OPcLP) 112

ب-5-  دوگان یک مسأله بهینه‌سازی خطی 114

ب-6-  جایگزین کردن OPcLP با قیود اصلی، دوگان و قید دوگانگی قوی 115

ب-7-  مسأله بهینه‌سازی با قیود تعادل (MPEC) 116

ب-8-   مسائل تعادل مقید به قیود تعادل (EPEC) 117

پیوست (ج): اطلاعات شبکه IEEE-118 Bus 119

مراجع… 124

فهرست اشکال

شکل ‏1-1 ساختار رقابتی در یک بازار لحظه‌ای مبتنی بر ساختار حوضچه 10

شکل ‏2-1 یک شبکه سه شین نمونه 16

شکل ‏2-2 نحوه تقریب تابع درجه دو مجموع توان تولیدی واحدهای هر مالک 21

شکل ‏2-3 دیاگرام خطی شبکه IEEE-14 Bus 24

شکل ‏2-4 اطلاعات خطی‌سازی مجذور توان تولیدی هر مالک 26

شکل ‏2-5 کمینه HHI در سطح بار پایه سیستم IEEE-14 Bus 28

شکل ‏2-6 بیشینه HHI در سطح بار پایه سیستم IEEE-14 Bus 29

شکل ‏2-7 کمینه HHI در سطح بار غیر پیک سیستم IEEE-14 Bus 29

شکل ‏2-8 بیشینه HHI در سطح بار غیر پیک سیستم IEEE-14 Bus 30

شکل ‏2-9 کمینه HHI در سطح بار پیک سیستم IEEE-14 Bus 30

شکل ‏2-10 بیشینه HHI در سطح بار پیک سیستم IEEE-14 Bus 31

شکل ‏2-11 نحوه خطی‌سازی توان تولیدی هر مالک در سیستم IEEE-118 Bus 37

شکل ‏2-12 کمینه HHI در سطح بار پایه سیستم IEEE-118 Bus 38

شکل ‏2-13 بیشینه HHI در سطح بار پایه سیستم IEEE-118 Bus 39

شکل ‏2-14 کمینه HHI در سطح بار غیر پیک سیستم IEEE-118 Bus 39

شکل ‏2-15 بیشینه HHI در سطح بار غیر پیک سیستم IEEE-118 Bus 40

شکل ‏2-16 کمینه HHI در سطح بار پیک سیستم IEEE-118 Bus 40

شکل ‏2-17 بیشینه HHI در سطح بار پیک سیستم IEEE-118 Bus 41

شکل ‏3-1 ساختار مسأله سه سطحی MESOTS 49

شکل ‏3-2 نحوه تبدیل یک مسأله بهینه‌سازی دو سطحی به MPEC تک سطحی 52

شکل ‏3-3 مدل EPEC 57

شکل ‏3-4 دیاگرام خطی شبکه سه شین 78

شکل ‏3-5 حساسیت تعادل در بازار به تغییرات پارامتر بدون کلیدزنی 83

شکل ‏3-6 حساسیت مجموع سود بازیگران در بازار به تغییرات پارامتر بدون کلیدزنی 83

شکل ‏3-7 حساسیت قیمت پیشنهادی ژنراتور A در بازار به تغییرات پارامتر بدون کلیدزنی 84

شکل ‏3-8 حساسیت قیمت پیشنهادی ژنراتور B در بازار به تغییرات پارامتر بدون کلیدزنی 84

شکل ‏3-9 حساسیت قیمت پیشنهادی ژنراتور C در بازار به تغییرات پارامتر بدون کلیدزنی 85

شکل ‏3-10 حساسیت قیمت در شین‌ها به تغییرات پارامتر بدون کلیدزنی 85

شکل ‏3-11 حساسیت هزینه بهره‌برداری کل به تغییرات پارامتر با کلیدزنی 86

شکل ‏3-12 حساسیت قیمت در شین‌ها به تغییرات پارامتر با کلیدزنی 86

شکل ‏3-13 ضرایب بار در طول دوره 87

شکل ‏3-14 تولید ژنراتورها بدون در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت کامل 88

شکل ‏3-15 قیمت در شین‌ها بدون در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت کامل 89

شکل ‏3-16 مجموع سود مالکین بدون در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت کامل 90

شکل ‏3-17 تولید ژنراتورها با در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت کامل 90

شکل ‏3-18 قیمت در شین‌ها با در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت کامل 91

شکل ‏3-19 مجموع سود مالکین با در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت کامل 91

شکل ‏3-20 قیمت در شین‌ها بدون در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت ناقص 93

شکل ‏3-21 توان تولیدی ژنراتورها بدون نظرگرفتن TS در شرایط رقابت ناقص 93

شکل ‏3-22 مجموع سود مالکین بدون نظرگرفتن TS در شرایط رقابت ناقص 94

شکل ‏3-23 قیمت پیشنهادی ژنراتورها بدون نظرگرفتن TS در شرایط رقابت ناقص 94

شکل ‏3-24 توان تولیدی ژنراتورها با در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت ناقص 96

شکل ‏3-25 مجموع سود مالکین با در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت ناقص 96

شکل ‏3-26 قیمت در شین‌ها با در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت ناقص 97

شکل ‏3-27 قیمت پیشنهادی ژنراتورها با در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت ناقص 97

شکل ب-1 ساختار OPcOP مقید به n مسأله بهینه‌سازی مقیدکننده [51] 109

شکل ب-2 ساختارOPcLP مقید شده به n مسأله بهینه‌سازی خطی [51] 114

فهرست جدول‌ها

جدول ‏2–1 اطلاعات شین‌های شبکه سه شین…………………… 15

جدول ‏2–2 اطلاعات خطوط شبکه سه شین…………………….. 16

جدول ‏2–3 نتایج محاسبه قیمت‌های محلی…………………… 16

جدول ‏2–4 نتایج محاسبه قیمت‌های محلی پس از خروج یک خط……. 17

جدول ‏2–5 اطلاعات ژنراتورهای شبکه IEEE-14 Bus [60]………….. 23

جدول ‏2–6 اطلاعات خطوط شبکه IEEE-14 Bus [60]……………….. 24

جدول ‏2–7 اطلاعات بارهای شبکه IEEE-14 Bus [60]……………… 25

جدول ‏2–8 اطلاعات سناریوهای ساختار مالکیت در شبکه IEEE-14 Bus… 25

جدول ‏2–9 بازه تغییرات HHI بدون و با TS در سطح بار پایه سیستم 32

جدول ‏2–10 بازه تغییرات HHI بدون و با TS در سطح بار غیر پیک سیستم  32

جدول ‏2–11 بازه تغییرات HHI بدون و با TS در سطح بار پیک سیستم 32

جدول ‏2–12 خطوط خارج شده به منظور کمینه یا بیشینه‌سازی HHI در سطح بار پایه سیستم…………………………………………… 34

جدول ‏2–13 خطوط خارج شده به منظور کمینه یا بیشینه‌سازی HHI در سطح بار غیرپیک سیستم…………………………………………… 34

جدول ‏2–14 خطوط خارج شده به منظور کمینه یا بیشینه‌سازی HHI در سطح بار پیک سیستم…………………………………………… 34

جدول ‏2–15 اطلاعات ساختار مالکیت در شبکه IEEE-118 Bus………. 35

جدول ‏2–16 حساسیت HHI بدون و با TS در سطح بار پیک سیستم به تعداد تکه‌های خطی‌سازی…………………………………………. 43

جدول ‏2–17 حساسیت HHI بدون و با TS در سطح بار پیک سیستم به طول تکه‌های خطی‌سازی…………………………………………. 44

جدول ‏2–18 حساسیت HHI با TS در سطح بار پیک سیستم به تعداد خطوط مجاز برای TS……………………………………………… 44

جدول ‏2–19 حساسیت HHI بدون و با TS در سطح بار پیک سیستم به مدل مسأله    44

جدول ‏3–1 اطلاعات شین‌های شبکه سه شین…………………… 78

جدول ‏3–2 اطلاعات خطوط شبکه سه شین…………………….. 78

جدول ‏3–3 نحوه مالکیت واحدهای تولیدی………………….. 78

جدول ‏3–4 نتایج شبکه سه شین تحت رقابت کامل……………. 81

جدول ‏3–5 نتایج شبکه سه شین تحت رقابت ناقص…………….. 81

جدول ‏3–6 نتایج شبکه سه شین تحت رقابت کامل در یک دوره…… 88

جدول ‏3–7 نتایج شبکه سه شین تحت رقابت ناقص در یک دوره…… 95

جدول ج–1 اطلاعات خطوط شبکه IEEE-118 Bus………………….. 119

جدول ج–2 اطلاعات بارهای شبکه IEEE-118Bus……………….. 122

جدول ج–3 اطلاعات ژنراتورهای شبکه IEEE-118Bus……………. 123

لیست نمادها

چکیده

کلیدزنی انتقال یکی از عملیات‌های مهم در بهره‌برداری از سیستم قدرت است و از آن برای کاهش هزینه‌های بهره‌برداری سیستم قدرت استفاده می‌شود. از سویی، افزایش سطح رقابت در بازار، از دغدغه‌های بهره‌برداران بازار برق است و کاهش قدرت بازار یکی از راه‌های دستیابی به یک بازار با سطح رقابت بالاتر است. از آن‌جا که قدرت بازار با آرایش سیستم انتقال در ارتباط است، در این پایان‌نامه موضوع تأثیر کلیدزنی انتقال بر قدرت بازار و درنظرگرفتن این تأثیر در فرآیند کلیدزنی انتقال مورد بررسی قرار گرفته است.

در ابتدا به بررسی اثرات کلیدزنی انتقال روی قدرت بازار در سیستم قدرت، پرداخته شده است. به این منظور، مسأله مرز رقابت برای در نظرگرفتن کلیدزنی انتقال توسعه داده شده است. در این مسأله، حداقل و حداکثر HHI به عنوان شاخصی برای ارزیابی میزان تمرکز مالکیت در سیستم قدرت با توجه به قیود پخش توان DC در شبکه در قالب یک مسأله بهینه‌سازی درجه دو ارزیابی می‌شود. مسأله بیشینه‌سازی HHI یک مسأله بهینه‌سازی نامحدب است که این موضوع بدین سبب که HHI یک تابع درجه دوم از تولید واحدهای نیروگاهی است، ایجاد می‌شود. برای اطمینان از دستیابی به جواب بهینه سراسری در مسأله مرز رقابت توسعه یافته، HHI به صورت تکه‌ای خطی تقریب زده شده است. بدین ترتیب مسأله به صورت یک مسأله بهینه‌سازی خطی-عدد صحیح در می‌آید.

اعمال مدل خطی-عدد صحیح به دست آمده بر روی شبکه‌های تست، نشان می‌دهند که کلیدزنی انتقال می‌تواند قدرت بازار را در یک سیستم قدرت تحت تأثیر قرار دهد. این اثرگذاری در مورد افزایش بیشینه HHI بیشتر است. به علاوه، این اثرگذاری در سطوح بار زیاد نیز بیشتر است. این موضوع نشان‌دهنده اثر نامطلوب کلیدزنی انتقال بر قدرت بازار، در صورت استفاده از آن بدون توجه به قدرت بازار است. در ادامه مدلی برای کلیدزنی دوره‌ای بهینه انتقال به عنوان ابزاری برای بهره‌بردار سیستم به منظور کاهش هزینه دوره‌ای بهره‌برداری شبکه با در نظر گرفتن وجود قدرت بازار بازیگران، ارائه شده است. این مدل یک مسأله بهینه‌سازی سه‌سطحی است. در سطح اول تصمیم به خروج خطوط برای کل دوره با هدف حداقل‌سازی هزینه‌های بهره‌برداری کل دوره، در ابتدای دوره اتخاذ می‌شود. در سطح دوم، مسأله حداکثرسازی سود مالکین با در نظرگرفتن قدرت بازار و در سطح سوم، مسأله تسویه بازار مدل شده است. به کمک قضیه دوگانی قوی و شرایط KKT، مسأله حداکثرسازی سود هر مالک به یک مسأله بهینه‌سازی مقید به قیود تعادل که یک مسأله بهینه‌سازی تک سطحی است تبدیل می‌شود. از کنار هم قرار دادن این مسائل بهینه‌سازی تمام بازیگران در کل دوره، یک مسأله تعادل مقید به قیود تعادل، به دست می‌آید که به صورت دسته‌ای از معادلات مساوی و نامساوی است. مدل تعادل حاصل شده، معادل قیود سطح دوم و سوم مسأله کلیدزنی بهینه دوره‌ای انتقال است که با جایگزینی، یک مسأله بهینه‌سازی یک‌سطحی به دست می‌آید. این مسأله بهینه‌سازی تک سطحی، به کمک تکنیک‌های خطی‌سازی، به فرم یک مسأله بهینه‌سازی خطی-عدد صحیح در آمده و بر روی یک شبکه تست اعمال شده است. نتایج، نشان می‌دهند که کلیدزنی دوره‌ای بهینه انتقال می‌تواند هزینه‌های بهره‌برداری کل دوره را با درنظر گرفتن قدرت بازار بازیگران، کاهش دهد. به علاوه، باعث کاهش قدرت بازار بازیگران در مقایسه با حالتی می‌شود که کلیدزنی انتقال انجام نشود.

کلمات کلیدی: کلیدزنی انتقال، قدرت بازار، مسأله بهینه‌سازی خطی عدد-صحیح، تعادل در بازار برق، مسأله بهینه‌سازی چند سطحی

ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

تعداد صفحه :188

قیمت : 14700 تومان

—-

پشتیبانی سایت :       (فقط پیامک)        asa.goharii@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

  *