شکل ۲-۶: ساختار مدیریت و کنترل در ریزشبکه ها [۱۵]
بهره بردار شرکت توزیع در بالاترین سطح کنترلی قراردارد که ناظر بر ناحیه ای است که در آن بیش از یک ریزشبکه وجود دارد. همچنین، یک( یا بیشتر )بهره بردار بازار برای هر ناحیه خاص، وظایف مربوط به بازار را بر عهده دارد. بهره بردار شرکت توزیع و بهره بردار بازار متعلق به ریزشبکه نیستند، بلکه به شبکه اصلی وابسته هستند. کنترل کننده مرکزی ریزشبکه یا همان بهره بردار ریزشبکه رابط اصلی بین ریزشبکه بهره بردار شرکت توزیع و بهره بردار بازار است. کنترل کننده مرکزی ریزشبکه وظایف مختلفی از حداکثر کردن مقدار ریزشبکه تا هماهنگی بین کنترل کننده های محلی را بر عهده دارد. کنترل کننده های محلی که پایین ترین سطح کنترل را شامل می شوند کنترل واحدهای تولید پراکنده و بارهای قابل کنترل را در ریزشبکه بر عهده دارند. بسته به ساختار کنترلی، هر یک از کنترل کننده های محلی ممکن سطح معینی از هوشمندی را دارا باشد.
کنترل متمرکز ریزشبکه:
شکل (۲-۷) مسیر تبادل اطلاعات را در این حالت نشان میدهد و بیان می کند که وجود یک ارتباط دو سویه بین کنترل کننده های محلی و کنترل کننده مرکزی ریزشبکه ضروری است. این ارتباط می تواند توسط خطوط تلفن، خطوط انتقال قدرت[۲۶] و یا بی سیم صورت می گیرد.
شکل ۲-۷: مسیر تبادل اطلاعات در یک ریزشبکه با ساختار متمرکز [۱۵]
در این ساختار کنترلی، کنترل کننده مرکزی ریزشبکه بدنبال بهینه کردن توان تبادلی با شبکه اصلی و نیز حداکثر کردن تولیدات بر اساس قیمت بازار و قیود امنیت است. برنامه ریزی توسط کنترل کننده مرکزی ریزشبکه در بازه های زمانی از پیش تعیین شده، بعنوان مثال هر ۱۵ دقیقه برای ساعت یا ساعات بعدی صورت می گیرد.
با در نظر گرفتن سیاست مبتنی بر بازار بهره بردار ریزشبکه با دریافت اطلاعات زیر :
قیمت بازار
قیمت پیشنهادی و تعیین اولویت تغذیه توسط کنترل کننده های محلی بارها
قیمت پیشنهادی و میزان تولید توسط کنترل کننده های منابع تولید پراکنده
قیود امنیتی شبکه
داده های پیش بینی منابع تجدید پذیر
شکل ۲-۸: معماری MAS برای کنترل غیر متمرکز ریزشبکه[۱۵]
۲-۱-۴- برنامه ریزی و بهره برداری از ریزشبکه ها
بهره بردار برای برنامه ریزی و بهره برداری از ریزشبکه ها، در کوتاه مدت [۲۷]و بلند مدت[۲۸] باید قیودی را در نظر بگیرد. قیود مربوط به بهره برداری کوتاه مدت عبارت است از :
قطع کردن بار در صورت لزوم
تنظیم ولتاژ و فرکانس در حالت گذرا
پاسخ دینامیکی قابل قبول
کیفیت توان برای بارهای حساس
سنگرون شدن شدن با شبکه با شبکه اصلی در صورت جدا شدن
۲-۱-۵- مزایای فنی و اقتصادی ریزشبکه ها
توسعه ریزشبکه ها به دلایل زیادی برای صنعت برق نوین حائز اهمیت است[۷،۱۹]
مسائل زیست محیطی: واضح است که ریزشبکه ها تاثیر مخرب بسیار کمتری بر محیط زیست نسبت به سیستم های قدرت معمولی بر پایه بهره برداری متمرکز از نیروگاه های حرارتی بزرگ دارند. استفاده از منابع تولید انرژی غیر فسیلی و به دنبال آن کاهش تولید گازهای گلخانه ای از بزرگترین فواید گسترش ریزشبکه هاست. از طرف دیگر به دلیل نزدیکی مصرف کنندگان با منابع تولید انرژی، به آگاهی مصرف کنندگان نسبت به استفاده بهینه از انرژی کمک کرده و در کل، بهره وری را افزایش می دهند.
سرمایه گذاری و بهره برداری: کاهش فاصله فیزیکی و الکتریکی بین منابع و بارها می تواند به بهبود پشتیبانی توان راکتیو کل سیستم و در نتیجه پروفیل ولتاژ، کاهش تراکم در فیدرهای انتقال و توزیع، کاهش تلفات انتقال و توزیع، کاهش و در نهایت تعویق طرح های سرمایه گذاری توسعه و انتقال و تولید توسط مدیریت مناسب بی انجامد.
۲-۱-۶- چالش های توسعه ریزشبکه ها:
به رغم بالقوه، توسعه ریزشبکهها با چالشهای روبروست که نیاز به حل شدن دارد. برخی از مهمترین آنها به اختصار در زیر آمده است[۷،۱۹]
هزینه های بالای سرمایه گذاری اولیه: هزینه های بالا برای احداث ریزشبکهها نقطه ضعف بزرگی در راه توسعه این شبکه هاست. گرچه این هزینه ها را می توان با تنظیم ساز وکارهایی به منظور تشویق سرمایه گذاری از طرف دولت کاهش داد.
مشکلات فنی: نبود تجربه های فنی در کنترل تعداد زیادی منابع کوچک و همچنین مدیریت و حفاظت از جمله موضوعات تحقیقاتی است که باید به آن پرداخته شود. زیرساخت های مخابراتی لازم و پروتکل های ارتباطی آن نیز باید مورد ارتباطی آن نیز باید مورد تحقیق قرار گیرد. به ویژه زمانیکه ریزشبکه برای یک ناحیه دور افتاده طراحی می شود، باید حتما زیرساخت های مخابراتی لازم در نظر گرفته شود.
۲-۱-۷- حضور ریزشبکه ها در بازار برق
دو خط مشی کلی برای حضور ریزشبکه ها در محیط بازار وجود دارد، نخست کل تقاضای ریزشبکه توسط منابع محلی تامین می شود، بدون آن که تبادلی با شبکه بالادست لحاظ شود. بر این اساس بهره بردار ریزشبکه باید هزینه های بهره برداری از ریزشبکه را در هرساعت کمینه کند. دوم، بهره بردار ریزشبکه قابلیت تبادل توان در قیمت بازار با شبکه بالادست را دارد و بر این اساس بهره بردار بدنبال کمینه کردن هزینه های بهره برداری و حداکثر کردن مقدار تولید برای فروش به شبکه بالادست و در نتیجه، بهینه کردن درآمد خود می باشد[۲۰].
بخش دوم
۲-۲- برنامه های پاسخگویی بار
۲-۲-۱- مقدمه
در سیستمهای سنتی، برنامه های مدیریت تقاضا به منظور فائق آمدن بر برخی مشکلات سیستم قدرت مورد استفاده قرار می گرفت. در این بین برنامه های پاسخگویی بار نیز به عنوان بخشی از این برنامه ها مطرح بود. اما پس از تجدید ساختار سیستم های قدرت، این برنامه ها به دلیل عدم تطابق هایی که با ماهیت بازار داشت، رفته رفته کنار گذاشته شدند. اما پس از مدتی بدلیل مشکلات بوجود آمده مانند عدم ثبات قیمت ها، اجرای مجدد برنامه های مدیریت تقاضا، مجددا مورد توجه قرار گرفتند. این بار این برنامه ها به گونه ای که با ساختار مدیریت سیستم قدرت تجدید ساختار یافته همخوانی داشته باشد، تغییر یافتند. شایان ذکر است که پس از تجدید ساختار سیستم قدرت، برنامه های پاسخگویی بار بخش عمده ای از برنامه های مدیریت تقاضا را تشکیل می دهد، زیرا ماهیت این برنامه ها برای تطبیق با ساختار جدید مدیریت سیستم قدرت بسیار مناسب می باشد. امروزه این برنامه ها به عنوان راه حلی مناسب برای رفع برخی مشکلات سیستم های قدرت تجدید ساختار یافته مطرح می باشند. در این بخش، به مفاهیم مدیریت سمت تقاضا و برنامه پاسخگویی بار، مزایای ناشی از استفاده از برنامه های پاسخگویی بار و مشکلات پیش رو جهت استفاده از آن ها خواهد پرداخت.
۲-۲-۲- مفاهیم مدیریت سمت تقاضا
مدیریت تقاضا، الگوی مصرف برق مشتریان را تغییر میدهد. این تغییر به منظور نیل به منحنی مصرف مطلوب صورت می گیرد تغییرات در منحنی بار به اهداف بهره برداری و برنامه ریزی شرکتهای توزیع بستگی دارد. به منظور کاهش بار پیک، تمرکز مدیریت سمت تقاضا بر استفاده از تکنولوژیهای ذخیره کننده تعرفه های برق، مشوق های پولی و سیاست های دولتی است، در واقع مدیریت سمت تقاضا بدنبال جایگزینی برای افزایش ظرفیت تولید و یا تقویت شبکه توزیع و انتقال است. برای کاهش بی ثباتی که به واسطه افزایش بار بوجود می آید، با بهره گرفتن از مدیریت سمت تقاضا با کاهش مصرف در دوره های زمانی پیک و انتقال به دوره های زمانی دیگر، علاوه بر حصول منحنی بار مناسب، سبب کاهش هزینه های بهره برداری و برنامه ریزی می شود. مدیریت سمت تقاضا نیاز به هماهنگی بین مشتریان و اپراتورهای شبکه دارد. در ساختار سنتی، که شرکت های برق ساختار یکپارچه دارند، تمرکز اصلی برنامه های مدیریت سمت تقاضا، بر مدیریت بار است که انواع استراتژی مورد استفاده در شکل (۲-۹) نشان داده شده است[۲۱].
شکل ۲-۹: استراتژی های ممکن استفاده از مدیریت سمت تقاضا[۲۱]
پس از تجدید ساختار در صنعت برق برنامه های مدیریت سمت مصرف (DSM ) به دو دسته تقسیم شد:
-
- برنامه های افزایش بهره وری انرژی :
بنابر ارائه انجام شده از طرف [۲۹]DOE و EPA[30]، افزایش بهره وری انرژی، استفاده از انرژی کمتر برای تامین یکسان و یا بهبود یافته ای از خدمات برای مصرف کننده با یک روش مناسب اقتصادی می باشد. به عبارتی افزایش بهره وری انرژی به معنای کاهش مصرف انرژی در تمامی بازه های زمانی و نه تنها در ساعات اوج بار می باشد. این کاهش مصرف از طریق تغییر در مسائل فنی و بهره برداری، مانند استفاده از لامپ ها و وسایل کم مصرف، بهبود مصرف برق تجهیزات گرمایشی، سرمایشی، و سایر وسایل قابل حصول می باشد.
-
- برنامه ها ی پاسخگویی بار :
بنابر تعریف ارائه شده از سمت DOE در فوریه ی ۲۰۰۶ پاسخگوی بار تغییر در مصرف انرژی الکتریکی توسط مصرف کنندگان از مقدار عادی الگوی مصرفشان در پاسخ به تغییر در قیمت برق در طی زمان و یا هزینه های تشویقی تعیین شده برای کاهش مصرف برق در ساعاتی که قیمت برق در بازار بالاست و یا قابلیت اطمینان سیستم در خطر است، می باشد. در شکل (۲-۱۰) نمای کلی از دسته بندی برنامه های مدیریت سمت تقاضا نشان داده شده است که ادامه توضیحات مربوطه خواهد آمد.
