کلیدزنی بهینۀ انتقال با استفاده از مدل¬های تعادل در بازارهای برق

دانشگاه صنعتی اصفهان
دانشکده برق و کامپیوتر
کلیدزنی بهینۀ انتقال با استفاده از مدلهای تعادل در بازارهای برق
پایاننامه کارشناسی ارشد مهندسی برق – قدرت
بهنام فردافشاری تلهبازلو
استاد راهنما
دکتر محمد امین لطیفی
بهار 1394

دانشگاه صنعتی اصفهان
دانشکده برق و کامپیوتر
پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق – قدرت آقای بهنام فردافشاری تلهبازلوتحت عنوان
کلیدزنی بهینۀ انتقال با استفاده از مدلهای تعادل در بازارهای برق
در تاریخ 19 / 3 /1394 توسط کمیته تخصصی زیر مورد بررسی و تصویب نهایی قرار گرفت.
استاد راهنمای پایان‌نامهدکتر محمدامین لطیفی
استاد داوردکتر غلامرضا یوسفی
استاد داوردکتر رحمت ا… هوشمند
سرپرست تحصیلات تکمیلیدکتر سید محمدعلی خسروی‌فرد
تقدیر و تشکر
سپاس خدای را که سخنوران، در ستودن او بمانند و شمارندگان، شمردن نعمتهای او ندانند و کوشندگان، حق او را گزاردن نتوانند. و سلام و دورد بر محمّد و خاندان پاک او، طاهران معصوم، هم آنان که وجودمان وامدار وجودشان است؛ و نفرین پیوسته بر دشمنان ایشان تا روز رستاخیز…
از استاد با کمالات و شایسته، جناب آقای دکتر محمد امین لطیفی که در کمال سعه صدر، با حسن خلق و فروتنی، از هیچ کمکی در این عرصه بر من دریغ ننمودند و زحمت راهنمایی این پایان‌نامه را بر عهده گرفتند، نهایت تشکر و قدردانی را دارم.
از استاد گرانقدر جناب آقای دکتر مرتضی رحیمیان که در تمامی مراحل انجام این تحقیق، ما را از مساعدت‌ها و حمایت‌های خود بهره‌مند فرمودند، نهایت تقدیر و تشکر را می‌نمایم.

کلیه حقوق مادی مترتب بر نتایج مطالعات، ابتکارات و نوآوریهای ناشی از تحقیق موضوع این پایاننامه متعلق به دانشگاه صنعتی اصفهان است.
تقدیم به
پدر و مادر عزیز و همسر مهربانم
که در سختی‌ها و دشوار‌ی‌های زندگی همواره یاوری دلسوز، فداکار و پشتیبانی محکم و مطمئن برایم بوده‌اند.
فهرست مطالب
عنـــوانصفحه
فهرست مطالبهشت
فهرست شکل‌هایازده
فهرست جدول‌هاسیزده
لیست نمادهاچهارده
چکیده1
TOC o “1-3” h z u فصل اول: مقدمه1-1-پیشگفتار PAGEREF _Toc422555475 h 21-2-پیشینه تحقیق PAGEREF _Toc422555476 h 31-2-1-کلیدزنی انتقال در دیدگاه سنتی بهره‌برداری PAGEREF _Toc422555477 h 31-2-2-کلیدزنی بهینه انتقال PAGEREF _Toc422555478 h 41-2-3-تأثیر ساختار سیستم انتقال بر قدرت بازار PAGEREF _Toc422555479 h 61-3-مدل‌سازی رفتار بازار برق در شرایط رقابت ناقص PAGEREF _Toc422555480 h 81-4-تعریف مسأله و نوآوری PAGEREF _Toc422555481 h 121-5-ساختار پایان‌نامه PAGEREF _Toc422555482 h 14فصل دوم: بررسی اثر کلیدزنی انتقال بر قدرت بازار2-1-پیشگفتار PAGEREF _Toc422555484 h 152-2-مثال روشنگر PAGEREF _Toc422555485 h 152-3-مرز رقابت (CB) PAGEREF _Toc422555486 h 172-4-مسأله CB با در نظر گرفتن TS (ECB) PAGEREF _Toc422555487 h 192-5-تبدیل مسأله ECB به مسأله MILP PAGEREF _Toc422555488 h 202-6-مطالعات عددی PAGEREF _Toc422555489 h 232-6-1-معرفی شبکه تست IEEE-14 Bus PAGEREF _Toc422555490 h 232-6-2-نتایج عددی حاصل از شبیه‌سازی‌ها بر روی شبکه تست IEEE-14 Bus PAGEREF _Toc422555491 h 252-6-3-معرفی شبکه تست IEEE-118 Bus PAGEREF _Toc422555492 h 352-6-4-نتایج شبیه‌سازی‌ها بر روی شبکه تست IEEE-118 Bus PAGEREF _Toc422555493 h 352-6-5-تحلیل حساسیت نتایج به پارامترهای خطی‌سازی و مدل مسأله PAGEREF _Toc422555494 h 412-7-جمع‌بندی و نتیجه‌گیری PAGEREF _Toc422555495 h 44فصل سوم: کلیدزنی دوره‌ای بهینه انتقال با در نظر گرفتن تعادل در بازار برق3-1-پیشگفتار PAGEREF _Toc422555497 h 463-2-کلیدزنی دوره‌ای بهینه انتقال PAGEREF _Toc422555498 h 473-3-مفروضات مسأله کلیدزنی دوره‌ای بهینه انتقال با در نظرگرفتن تعادل در بازار برق (MESOTS) PAGEREF _Toc422555499 h 473-4-مدل سه سطحی مسأله MESOTS PAGEREF _Toc422555500 h 483-4-1-سطح اول: تصمیم به خروج خط با هدف حداقل‌سازی هزینه بهره‌برداری کل دوره PAGEREF _Toc422555501 h 493-4-2-سطح دوم: حداکثرسازی سود بازیگران PAGEREF _Toc422555502 h 503-4-3-سطح سوم: مسأله تسویه بازار PAGEREF _Toc422555503 h 503-5-یکپارچه‌سازی سطح دوم و سوم مسأله MESOTS PAGEREF _Toc422555504 h 523-6-مدل‌سازی تعادل بازار در هر روز به صورت EPEC PAGEREF _Toc422555505 h 563-7-مسأله یکپارچه MESOTS PAGEREF _Toc422555506 h 643-8-تبدیل مسأله MESOTS به مسأله MILP PAGEREF _Toc422555507 h 683-9-مطالعات عددی PAGEREF _Toc422555508 h 773-9-1-معرفی شبکه تست سه شین PAGEREF _Toc422555509 h 773-9-2-تحلیل شبکه در یک روز PAGEREF _Toc422555510 h 793-9-3-حساسیت تعادل بازار به پارامتر ζj,d در تعادل یک روز PAGEREF _Toc422555511 h 813-9-4-MESOTS برای شبکه سه شین PAGEREF _Toc422555512 h 873-10-جمع بندی و نتیجه‌گیری PAGEREF _Toc422555513 h 99فصل چهارم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات4-1-جمع‌بندی مطالب PAGEREF _Toc422555515 h 1014-2-نتیجه‌گیری PAGEREF _Toc422555516 h 1034-3-پیشنهادات PAGEREF _Toc422555517 h 104پیوست(الف): معرفی شاخص‌های قدرت بازار PAGEREF _Toc422555518 h 105پیوست (ب): مسائل بهینه‌سازی چندسطحی و مدل‌های تعادل PAGEREF _Toc422555519 h 107ب-1-مسأله بهینه‌سازی مقید به مسائل بهینه‌سازی دیگر (OPcOP) PAGEREF _Toc422555520 h 107ب-2-شرایط بهینگی KKT PAGEREF _Toc422555521 h 110ب-3-تبدیل مسأله OPcOP با دو مسأله سطح پایین به مسأله تک سطحی PAGEREF _Toc422555522 h 111ب-4-مسأله بهینه‌سازی مقید به مسائل بهینه‌سازی خطی (OPcLP) PAGEREF _Toc422555523 h 112ب-5-دوگان یک مسأله بهینه‌سازی خطی PAGEREF _Toc422555524 h 114ب-6-جایگزین کردن OPcLP با قیود اصلی، دوگان و قید دوگانگی قوی PAGEREF _Toc422555525 h 115ب-7-مسأله بهینه‌سازی با قیود تعادل (MPEC) PAGEREF _Toc422555526 h 116ب-8-مسائل تعادل مقید به قیود تعادل (EPEC) PAGEREF _Toc422555527 h 117پیوست (ج): اطلاعات شبکه IEEE-118 Bus PAGEREF _Toc422555528 h 119مراجع… PAGEREF _Toc422555529 h 124

فهرست اشکال
TOC h z c “شکل” شکل ‏1-1 ساختار رقابتی در یک بازار لحظه‌ای مبتنی بر ساختار حوضچه PAGEREF _Toc422531352 h 10شکل ‏2-1 یک شبکه سه شین نمونه PAGEREF _Toc422531353 h 16شکل ‏2-2 نحوه تقریب تابع درجه دو مجموع توان تولیدی واحدهای هر مالک PAGEREF _Toc422531354 h 21شکل ‏2-3 دیاگرام خطی شبکه IEEE-14 Bus PAGEREF _Toc422531355 h 24شکل ‏2-4 اطلاعات خطی‌سازی مجذور توان تولیدی هر مالک PAGEREF _Toc422531356 h 26شکل ‏2-5 کمینه HHI در سطح بار پایه سیستم IEEE-14 Bus PAGEREF _Toc422531357 h 28شکل ‏2-6 بیشینه HHI در سطح بار پایه سیستم IEEE-14 Bus PAGEREF _Toc422531358 h 29شکل ‏2-7 کمینه HHI در سطح بار غیر پیک سیستم IEEE-14 Bus PAGEREF _Toc422531359 h 29شکل ‏2-8 بیشینه HHI در سطح بار غیر پیک سیستم IEEE-14 Bus PAGEREF _Toc422531360 h 30شکل ‏2-9 کمینه HHI در سطح بار پیک سیستم IEEE-14 Bus PAGEREF _Toc422531361 h 30شکل ‏2-10 بیشینه HHI در سطح بار پیک سیستم IEEE-14 Bus PAGEREF _Toc422531362 h 31شکل ‏2-11 نحوه خطی‌سازی توان تولیدی هر مالک در سیستم IEEE-118 Bus PAGEREF _Toc422531363 h 37شکل ‏2-12 کمینه HHI در سطح بار پایه سیستم IEEE-118 Bus PAGEREF _Toc422531364 h 38شکل ‏2-13 بیشینه HHI در سطح بار پایه سیستم IEEE-118 Bus PAGEREF _Toc422531365 h 39شکل ‏2-14 کمینه HHI در سطح بار غیر پیک سیستم IEEE-118 Bus PAGEREF _Toc422531366 h 39شکل ‏2-15 بیشینه HHI در سطح بار غیر پیک سیستم IEEE-118 Bus PAGEREF _Toc422531367 h 40شکل ‏2-16 کمینه HHI در سطح بار پیک سیستم IEEE-118 Bus PAGEREF _Toc422531368 h 40شکل ‏2-17 بیشینه HHI در سطح بار پیک سیستم IEEE-118 Bus PAGEREF _Toc422531369 h 41شکل ‏3-1 ساختار مسأله سه سطحی MESOTS PAGEREF _Toc422531370 h 49شکل ‏3-2 نحوه تبدیل یک مسأله بهینه‌سازی دو سطحی به MPEC تک سطحی PAGEREF _Toc422531371 h 52شکل ‏3-3 مدل EPEC PAGEREF _Toc422531372 h 57شکل ‏3-4 دیاگرام خطی شبکه سه شین PAGEREF _Toc422531373 h 78شکل ‏3-5 حساسیت تعادل در بازار به تغییرات پارامتر ζj,d بدون کلیدزنی PAGEREF _Toc422531374 h 83شکل ‏3-6 حساسیت مجموع سود بازیگران در بازار به تغییرات پارامتر ζj,d بدون کلیدزنی PAGEREF _Toc422531375 h 83شکل ‏3-7 حساسیت قیمت پیشنهادی ژنراتور A در بازار به تغییرات پارامتر ζj,d بدون کلیدزنی PAGEREF _Toc422531376 h 84شکل ‏3-8 حساسیت قیمت پیشنهادی ژنراتور B در بازار به تغییرات پارامتر ζj,d بدون کلیدزنی PAGEREF _Toc422531377 h 84شکل ‏3-9 حساسیت قیمت پیشنهادی ژنراتور C در بازار به تغییرات پارامتر ζj,d بدون کلیدزنی PAGEREF _Toc422531378 h 85شکل ‏3-10 حساسیت قیمت در شین‌ها به تغییرات پارامتر ζj,d بدون کلیدزنی PAGEREF _Toc422531379 h 85شکل ‏3-11 حساسیت هزینه بهره‌برداری کل به تغییرات پارامتر ζj,d با کلیدزنی PAGEREF _Toc422531380 h 86شکل ‏3-12 حساسیت قیمت در شین‌ها به تغییرات پارامتر ζj,d با کلیدزنی PAGEREF _Toc422531381 h 86شکل ‏3-13 ضرایب بار در طول دوره PAGEREF _Toc422531382 h 87شکل ‏3-14 تولید ژنراتورها بدون در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت کامل PAGEREF _Toc422531383 h 88شکل ‏3-15 قیمت در شین‌ها بدون در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت کامل PAGEREF _Toc422531384 h 89شکل ‏3-16 مجموع سود مالکین بدون در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت کامل PAGEREF _Toc422531385 h 90شکل ‏3-17 تولید ژنراتورها با در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت کامل PAGEREF _Toc422531386 h 90شکل ‏3-18 قیمت در شین‌ها با در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت کامل PAGEREF _Toc422531387 h 91شکل ‏3-19 مجموع سود مالکین با در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت کامل PAGEREF _Toc422531388 h 91شکل ‏3-20 قیمت در شین‌ها بدون در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت ناقص PAGEREF _Toc422531389 h 93شکل ‏3-21 توان تولیدی ژنراتورها بدون نظرگرفتن TS در شرایط رقابت ناقص PAGEREF _Toc422531390 h 93شکل ‏3-22 مجموع سود مالکین بدون نظرگرفتن TS در شرایط رقابت ناقص PAGEREF _Toc422531391 h 94شکل ‏3-23 قیمت پیشنهادی ژنراتورها بدون نظرگرفتن TS در شرایط رقابت ناقص PAGEREF _Toc422531392 h 94شکل ‏3-24 توان تولیدی ژنراتورها با در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت ناقص PAGEREF _Toc422531393 h 96شکل ‏3-25 مجموع سود مالکین با در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت ناقص PAGEREF _Toc422531394 h 96شکل ‏3-26 قیمت در شین‌ها با در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت ناقص PAGEREF _Toc422531395 h 97شکل ‏3-27 قیمت پیشنهادی ژنراتورها با در نظرگرفتن TS در شرایط رقابت ناقص PAGEREF _Toc422531396 h 97شکل ب-1 ساختار OPcOP مقید به n مسأله بهینه‌سازی مقیدکننده [51] PAGEREF _Toc422531397 h 109شکل ب-2 ساختارOPcLP مقید شده به n مسأله بهینه‌سازی خطی [51] PAGEREF _Toc422531398 h 114
فهرست جدول‌ها
TOC c “جدول” جدول ‏2–1 اطلاعات شین‌های شبکه سه شین PAGEREF _Toc422618448 h 15
جدول ‏2–2 اطلاعات خطوط شبکه سه شین PAGEREF _Toc422618449 h 16
جدول ‏2–3 نتایج محاسبه قیمت‌های محلی PAGEREF _Toc422618450 h 16
جدول ‏2–4 نتایج محاسبه قیمت‌های محلی پس از خروج یک خط PAGEREF _Toc422618451 h 17
جدول ‏2–5 اطلاعات ژنراتورهای شبکه IEEE-14 Bus [60] PAGEREF _Toc422618452 h 23
جدول ‏2–6 اطلاعات خطوط شبکه IEEE-14 Bus [60] PAGEREF _Toc422618453 h 24
جدول ‏2–7 اطلاعات بارهای شبکه IEEE-14 Bus [60] PAGEREF _Toc422618454 h 25
جدول ‏2–8 اطلاعات سناریوهای ساختار مالکیت در شبکه IEEE-14 Bus PAGEREF _Toc422618455 h 25
جدول ‏2–9 بازه تغییرات HHI بدون و با TS در سطح بار پایه سیستم PAGEREF _Toc422618456 h 32
جدول ‏2–10 بازه تغییرات HHI بدون و با TS در سطح بار غیر پیک سیستم PAGEREF _Toc422618457 h 32
جدول ‏2–11 بازه تغییرات HHI بدون و با TS در سطح بار پیک سیستم PAGEREF _Toc422618458 h 32
جدول ‏2–12 خطوط خارج شده به منظور کمینه یا بیشینه‌سازی HHI در سطح بار پایه سیستم PAGEREF _Toc422618459 h 34
جدول ‏2–13 خطوط خارج شده به منظور کمینه یا بیشینه‌سازی HHI در سطح بار غیرپیک سیستم PAGEREF _Toc422618460 h 34
جدول ‏2–14 خطوط خارج شده به منظور کمینه یا بیشینه‌سازی HHI در سطح بار پیک سیستم PAGEREF _Toc422618461 h 34
جدول ‏2–15 اطلاعات ساختار مالکیت در شبکه IEEE-118 Bus PAGEREF _Toc422618462 h 35
جدول ‏2–16 حساسیت HHI بدون و با TS در سطح بار پیک سیستم به تعداد تکه‌های خطی‌سازی PAGEREF _Toc422618463 h 43
جدول ‏2–17 حساسیت HHI بدون و با TS در سطح بار پیک سیستم به طول تکه‌های خطی‌سازی PAGEREF _Toc422618464 h 44
جدول ‏2–18 حساسیت HHI با TS در سطح بار پیک سیستم به تعداد خطوط مجاز برای TS PAGEREF _Toc422618465 h 44
جدول ‏2–19 حساسیت HHI بدون و با TS در سطح بار پیک سیستم به مدل مسأله PAGEREF _Toc422618466 h 44
جدول ‏3–1 اطلاعات شین‌های شبکه سه شین PAGEREF _Toc422618467 h 78
جدول ‏3–2 اطلاعات خطوط شبکه سه شین PAGEREF _Toc422618468 h 78
جدول ‏3–3 نحوه مالکیت واحدهای تولیدی PAGEREF _Toc422618469 h 78
جدول ‏3–4 نتایج شبکه سه شین تحت رقابت کامل PAGEREF _Toc422618470 h 81
جدول ‏3–5 نتایج شبکه سه شین تحت رقابت ناقص PAGEREF _Toc422618471 h 81
جدول ‏3–6 نتایج شبکه سه شین تحت رقابت کامل در یک دوره PAGEREF _Toc422618472 h 88
جدول ‏3–7 نتایج شبکه سه شین تحت رقابت

این نوشته در پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *